高温適応進化大腸菌ゲノムネットワーク解析による高温適応進化戦略の解明

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K19360
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 分子生物学およびその関連分野
• 研究機関: 東邦大学
• 研究代表者: 岸本 利彦 東邦大学, 理学部, 教授 (90339200)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2020-03-31
• キーワード: 高温適応進化 / 大腸菌 / ゲノム解析 / 必須遺伝子 / プロテオスタシス / シャペロニン

研究成果の概要

実験室高温適応進化により最小培地で48℃以上で安定増殖（世界最高温度での安定増殖）する、至適増殖温度45℃の高温菌の特性を持つ2系統の大腸菌の構築に成功した。
この進化過程の大腸菌をゲノム解析した結果、変異率は進化と共に上昇し進化後半で頭打ちになり、GC含量は進化に伴い漸減していた。プロテオスタシスネットワーク因子遺伝子領域は、その他の領域に比べて塩基置換の変異率が3倍程度高かった。高温適応進化で必須遺伝子の一部は、高温菌と同じアミノ酸に変化する変異が固定され、groL変異は大腸菌進化系統での先祖返り変異であった。高温適応進化ではプロテオスタシスネットワークの変化の重要性が示唆された。

自由記述の分野

分子細胞進化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果により、細菌の高温適応進化戦略の一端が明らかになる。また、本研究で得られた高温適応進化大腸菌と、好熱菌・超好熱菌のゲノム情報と比較解析することで、進化の普遍性、可逆性、多様性に関する知見が得られる。今回明らかとなった大腸菌高温適応戦略をもちいて、更なる高温で安定増殖し、遺伝子操作可能な物質生産宿主等としての高温適応大腸菌の創出が可能となる。本研究成果に、他のストレス適応進化させた大腸菌の情報を統合することで、様々な外部ストレスへの適応戦略が考察可能となり、新しい抗生物質ターゲットの探索等が可能となる。