| 研究課題/領域番号 |
17K17885
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| 研究機関 | 奈良先端科学技術大学院大学 |
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研究代表者 |
武藤 愛 奈良先端科学技術大学院大学, データ駆動型サイエンス創造センター, 助教 (80730506)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 新規代謝経路 / システム生物学 / 代謝パスウェイ / 遺伝的相互作用 / 合成致死 / 接合伝達 / 遺伝子欠失株ライブラリ |
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| 研究実績の概要 |
生物の持つ代謝系をネットワークで表した代謝ネットワークモデルは、有用化合物の生産や有害物質の分解などを目的とした生物デザインへの応用が期待されている。大腸菌ではiJO1366(Orth et al., 2011)をはじめとした優れた代謝モデルが構築されているが、大腸菌の網羅的遺伝子欠失株を用いた実験的検証により、モデルによる予測結果が実験結果と一致しない例が報告されており、モデルに記載されていない未知の代謝経路の存在が示唆されている。
本研究は大腸菌の接合伝達機構を利用し、遺伝子欠失株ライブラリKeio collectionに別の遺伝子欠失領域を導入することで、二重遺伝子欠失株の網羅的構築及び生育度測定を行う。得られた生育度データから、合成致死性(単独での遺伝子欠失では致死とならないが、他の遺伝子の欠失が共存すると致死性を示す性質)を示す遺伝子ペアを網羅的に検出し、既知の代謝ネットワーク情報との統合によるネットワーク再構築によって、未知の代謝経路を探索することを目的とする。これまでに32万株の二重遺伝子遺伝子欠失株の構築を行い、その生育測定結果から遺伝子間の合成致死性を検出し、未知代謝経路の候補となる遺伝子を絞り込んだ。
令和2年度は、iJO1366の開発者である米カリフォルニア大学のJonathan Monk博士の協力の下、代謝ネットワークモデルに基づく合成致死関係の予測結果と、本研究で得られた二重遺伝子欠失株生育実験データに基づく合成致死関係との比較を行った。両者の合成致死遺伝子ペアの情報から一致と不一致を抽出した結果、炭水化物代謝系および補酵素の合成系に、既知の代謝ネットワークから予測されたものとは異なる経路間の合成致死関係が見つかった。得られた経路間の合成致死関係に基づきネットワーク情報の再構築を行うとともに、未知代謝経路上の候補遺伝子について検証実験を実施している。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
新型コロナウィルス感染拡大防止のための緊急事態宣言によって実験施設での活動が制限されたこと、また実験に必要なプラスチック機器の入手が困難になったことにより、未知代謝経路上の候補遺伝子の検証実験の実施に遅れが生じた。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和3年度より大規模ラボラトリーオートメーション装置を利用した実験が可能になったことから、新規代謝経路候補遺伝子の実験的検証のスループットを上げることにより研究が推進できると期待される。これまでに得られている遺伝子間の合成致死情報、代謝経路の論理的再構築の結果、及び新規代謝経路候補遺伝子の実験的検証結果について論文にまとめ、学術誌に投稿する予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
令和2年度は国内学会での発表のための参加費に予算を使用した。追加の検証実験に遅れが生じたため、論文の投稿準備に予定していたよりも時間がかかり、次年度使用額が生じた。次年度使用額は、英文校正及び論文投稿費用に使用する予定である。
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