ゲノムのワードプロセシング技術の新展開－酵母染色体任意領域重複技術の開発

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24380048
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 原島 俊 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70116086)
• 研究分担者: 杉山 峰崇 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80379130) ; 前川 裕美 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80399683) ; 金子 嘉信 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90161182) ; 笹野 佑 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (90640194)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 酵母 / ゲノム工学 / ゲノムの多様性創出工学 / バイオテクノロジー / 育種

研究実績の概要

産業酵母の有用形質には，染色体部分領域の重複が重要であることが明らかになってきた。こうした部分異数性と（有用）表現型との関係を明らかにするためには，染色体任意領域の重複を自在に作り出すゲノム工学技術が必要である。申請者らは、昨年度までに、この技術（PCDup法と命名）を開発し、16本の染色体の全てについて，200kb 毎の重複（合計62領域）を作成する研究を進めてきた。その結果，62 領域のうち53領域について重複株を得る事ができた。重複株が得られなかった9領域について、200kb領域を任意に50kb領域に分け重複を試みた結果、７領域については、50kb領域のひとつが重複できず、残りの２領域については、４つの50kbの全てが重複可能であった。これらの結果より、７領域のそれぞれにおいて重複できない50kbの領域については、その領域内に、同時にコピー数が２コピーに増加すると合成致死を引き起こす遺伝子ペアがある可能性が示唆された。また残りの２領域については、４つの50kbの領域のいずれかの組合わせにおいて、同時にコピー数が２コピーに増加すると合成致死を引き起こす遺伝子ペアがある可能性が示唆された。
さらに、全53株について表現型の解析を行った。その結果、多くの重複株はストレス感受性を示すものの、高温や酸に対して耐性が見られる株もあった。重複領域内の遺伝子の単独過剰発現では、そうした表現型は報告されていないので、こうした表現型は重複領域内複数遺伝子の同時重複に起因すると考えている。
次に、ゲノムの改変をスピードアップするため、複数部位のワンステップ同時分断を目指す研究を開始し、近年開発されたCRISPR/Casゲノム編集技術を、申請者らが開発したPCS法に融合することにより、 異なる染色体上、および同一染色体上の２カ所について同時分断が可能であることを明らかした。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

26年度が最終年度であるため、記入しない。

備考

代表研究者の原島　俊は、大阪大学を定年し、熊本にある崇城大学（旧熊本工業大学）の専任教授となりました。

研究成果

• [雑誌論文] Cloning and functional analysis of HpFAD2 and HpFAD3 genes encoding Δ12- and Δ15-fatty acid desaturases in Hansenula polymorpha. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sangwallek, J., Kaneko, Y., Tsukamoto, T., Marui, M., Sugiyama, M., Ono, H., Bamba, T., Fukusaki, E., Harashima, S.
  • 雑誌名: Gene 巻: 533 ページ: 110-118
  • DOI: 10.1016/j.gene.2013.09.115.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Suppression mechanism of the calcium sensitivity in Saccharomyces cerevisiae ptp2Δmsg5Δ double disruptant involves a novel HOG-independent function of Ssk2, transcription factor Msn2 and the protein kinase A component Bcy1 (2014)
  • 著者名/発表者名: Lavina, W., Shahsavarani, H., Saidi, A., Sugiyama, M., Kaneko, Y., Harashima, S.
  • 雑誌名: J. Biosci. Bioeng 巻: 117 ページ: 135-141
  • DOI: 10.1016/j.jbiosc.2013.06.022.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nuclear localization of Haa1, which is linked to its phosphorylation status, mediates lactic acid tolerance in Saccharomyces cerevisiae. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sugiyama, M., Akase, SP., Nakanishi, R., Horie, H., Kaneko, Y., Harashima, S.
  • 雑誌名: Appl. Environ. Microbiol 巻: 80 ページ: 3488-3495
  • DOI: 10.1128/AEM.04241-13.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of deletion of different PP2C protein phosphatase genes on stress responses in Saccharomyces cerevisiae. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sharmin, D., Sasano, Y., Sugiyama, M., Harashima, S.
  • 雑誌名: Yeast 巻: 10 ページ: 393-409
  • DOI: 10.1002/yea.3032.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genome-wide mapping of unexplored essential regions in the Saccharomyces cerevisiae genome: evidence for hidden synthetic lethal combinations in a genetic interaction network. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kaboli, S., Yamakawa, T., Sunada, K., Takagaki, T., Sasano, Y., Sugiyama, M., Kaneko, Y., Harashima, S.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res 巻: 42 ページ: 9838-9853
  • DOI: 10.1093/nar/gku576
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 多様性創出ゲノム工学技術の開発と微生物育種への応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 笹野 佑、Yeon-Hee Kim、杉山 峰崇、原島 俊
  • 雑誌名: 生物工学会誌 巻: 92(11) ページ: 589-592
  • 査読あり
• [学会発表] CRISPR-PCS法による酵母染色体複数部位の同時分断 (2014)
  • 著者名/発表者名: 笹野 佑、長澤宏器、Saeed Kaboli、杉山峰崇、原島 俊
  • 学会等名: 日本生物工学会第66回大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（札幌市）
  • 年月日: 2014-09-09 – 2014-09-11
• [学会発表] ゲノムエンジニアリングによる出芽酵母二倍体ゲノムの部分一倍体化と育種への応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 砂田啓輔、Saeed Kaboli、宮本哲也、笹野 佑、杉山峰崇、原島 俊
  • 学会等名: 日本生物工学会第66回大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（札幌市）
  • 年月日: 2014-09-09 – 2014-09-11
• [学会発表] ゲノムシャフリングによる出芽酵母の高温耐性の改良と高温アルコール発酵 (2014)
  • 著者名/発表者名: 杉山峰崇、呉 俊元、Badua Mark Anthony A.、笹野 佑、金子嘉信、原島 俊
  • 学会等名: 日本生物工学会第66回大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（札幌市）
  • 年月日: 2014-09-09 – 2014-09-11
• [学会発表] 高温耐性出芽酵母C3723株におけるCDC19-C遺伝子による高温性獲得機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: Wang Kun、木村駿太、笹野 佑、杉山峰崇、原島 俊
  • 学会等名: 日本生物工学会第66回大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（札幌市）
  • 年月日: 2014-09-09 – 2014-09-11
• [学会発表] 酵母を用いた真核生物遺伝子機能の解明とバイオテクノロジーへの応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 原島 俊
  • 学会等名: 日本生物工学会第66回大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（札幌市）
  • 年月日: 2014-09-09 – 2014-09-11
  • 招待講演
• [学会発表] 酵母バイオテクノロジーの発展とともに40年 (2014)
  • 著者名/発表者名: 原島 俊
  • 学会等名: 第21回酵母合同シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学 伊藤国際学術研究センター 伊藤謝恩ホール（東京都）
  • 年月日: 2014-09-03 – 2014-09-04
  • 招待講演
• [学会発表] ゲノム工学技術を用いた出芽酵母新規合成致死遺伝子の探索 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高垣太緒、Saeed Kaboli、砂田啓輔、山川卓也、笹野 佑、杉山峰崇、原島 俊
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム第47回研究報告会
  • 発表場所: 東京大学弥生会館（東京都）
  • 年月日: 2014-09-01 – 2014-09-02
• [学会発表] Segmental haploidization of diploid genome in Saccharomyces cerevisiae and its application to breeding (2014)
  • 著者名/発表者名: Saeed Kaboli、Tetsuya Miyamoto、Keisuke Sunada、Yu Sasano、Minetaka Sugiyama、Satoshi Harashima
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム第47回研究報告会
  • 発表場所: 東京大学弥生会館（東京都）
  • 年月日: 2014-09-01 – 2014-09-02
• [学会発表] 出芽酵母におけるミニ染色体のワンステップ作成技術の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 長澤宏器、笹野 佑、Saeed Kaboli、杉山峰崇、原島 俊
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム第47回研究報告会
  • 発表場所: 東京大学弥生会館（東京都）
  • 年月日: 2014-09-01 – 2014-09-02
• [学会発表] 過剰発現で乳酸耐性を付与する出芽酵母転写活性化因子Haa1の機能解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中西良太、堀江仁志、松田祐典、笹野 佑、杉山峰崇、原島 俊
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム第47回研究報告会
  • 発表場所: 東京大学弥生会館（東京都）
  • 年月日: 2014-09-01 – 2014-09-02
• [学会発表] 高温耐性出芽酵母C3723株におけるCDC19-C遺伝子による高温耐性化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 木村駿太、王 琨、○笹野 佑、杉山峰崇、原島 俊
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム第47回研究報告会
  • 発表場所: 東京大学弥生会館（東京都）
  • 年月日: 2014-09-01 – 2014-09-02
• [学会発表] ゲノムシャフリングによる出芽酵母高温耐性の改良と高温アルコール発酵 (2014)
  • 著者名/発表者名: 杉山峰崇、呉 俊元、Badua Mark Anthony A.、中西良太、笹野 佑、金子嘉信、原島 俊
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム第47回研究報告会
  • 発表場所: 東京大学弥生会館（東京都）
  • 年月日: 2014-09-01 – 2014-09-02
• [図書] Microbial production -From genome design to cell engineering-, Microbial Production (2014)
  • 著者名/発表者名: Sasano Y, Sugiyama M. Harashima S.
  • 総ページ数: 550
  • 出版者: Springer
• [備考] 大阪大学工学研究科ゲノム機能工学研究室（原島研究室）
  • URL: http://www.bio.eng.osaka-u.ac.jp/mg/