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2013 年度 実施状況報告書

ゲノム情報に基づくシアノバクテリアの立体的構造パターン形成の研究

研究課題

研究課題/領域番号 24570043
研究機関東京大学

研究代表者

佐藤 直樹  東京大学, 総合文化研究科, 教授 (40154075)

キーワード細胞運動 / シアノバクテリア / ゲノム解析 / 数理モデル
研究概要

本研究は,生物の「生物らしさ」の本質を理解するため,創発的な現象の代表例として,シアノバクテリアのフィラメントが集団で形 成する2次元・3次元の構造形成に関わる遺伝子の解明とともに,運動の力学的解析を通じて,構造形成の数理的な解明を目指している 。
本年度は,<i>Phormidium</i> sp. strain KSのゲノム解析を中心に行った。昨年度に454によって得たリードのアセンブル結果を元に,scaffold間をPCRで増幅し,Sanger法によるシーケンスによって接続する作業を繰り返した。その結果,5.2 Mbpのメインゲノム,0.5 Mbp,0.25 Mbp, 87 kbp, 32 kbp, 14 kbpの環状プラスミドの配列を得た。さらにIllumina MySeqによる150塩基長ペアエンドの5000万リードを得て,これについてvelvetを用いてアセンブルを行い,平均カバレッジ26程度のコンティグを得た。今後は,これら両者を会わせて,配列の補正を行い,最終的な塩基配列を完成する。さらに,遺伝子の推定とアノテーションを行う。
なお,今の段階で,運動に関わる遺伝子として,Type IV piliに関わる遺伝子を同定した。
これに加えて,電子顕微鏡による観察を行い,このシアノバクテリアは,薄いディスク上の細胞が多数積み重なって,一つのフィラメントを構成していること,細胞の外側には,多糖類と思われる繊維状のものでできたさや状構造体が形成され,細胞が移動したあとには,さやが残されることなどを確認した。
今後は,これらの情報を総合して,細胞運動によるマクロな構造形成のしくみを解明する。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

ゲノム解析が,二通りの方法で進み,ゲノムの全体像がほぼ明らかになってきたので,当初目指していたことは達成できていると評価できる。

今後の研究の推進方策

今後は,ゲノム配列の完成に向けた,配列のブラッシュアップとアノテーションを進める。アノテーションに関しては,従来から開発してきたGclustによる多種シアノバクテリアを用いた遺伝子クラスタリングを利用することにより,効率よく進めることができると考えられる。
7 Mbpのゲノムは,シアノバクテリアとしてはかなり大型であるが,今の技術であれば,問題なく完成することができると思われる。
これに加えて,当初の全体目的である,動く細胞が作る動的な構造について,その形成に関するモデルを構築する。ゲノム情報から得られる運動装置のセット,電子顕微鏡観察から得られる細胞周囲の構造,細胞フィラメントの運動解析,そしてマクロな構造形成経過などの,異なるレベルでのデータを階層的に組み上げて,ミクロからマクロにいたる構造の階層を明らかにする。これに基づいて,最終的に観察されるマクロな構造のしくみを提案する。

次年度の研究費の使用計画

当初,DNA塩基配列の決定を大量に外注する予定であったが,予想より単価が安くなったことと,他の経費でも支出することができたため,残額が生じた。
当初の予算金額と会わせて,有効に活用する。
具体的には,論文の投稿料などとして使用する計画である。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (7件) 図書 (3件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] ppdb: plant promoter database version 3.0.2014

    • 著者名/発表者名
      A. Hieno, H. A. Naznin, M. Hyakumachi, T. Sakurai, M. Tokizawa, H. Koyama, N. Sato, T. Nishiyama, M. Hasebe, A. D. Zimmer, D. Lang, R. Reski, S. A. Rensing, J. Obokata and Y. Y. Yamamoto
    • 雑誌名

      Nucleic Acids Res.

      巻: 42 ページ: D1188-D1192

    • DOI

      10.1093/nar/gkt1027

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Detailed identification of fatty acid isomers sheds light on the probable precursors of triacylglycerol accumulation in photoautotrophically grown Chlamydomonas reinhardtii.2014

    • 著者名/発表者名
      K. Sakurai, T. Moriyama, N. Sato
    • 雑誌名

      Eukaryot. Cell

      巻: 13 ページ: 256-266

    • DOI

      10.1128/EC.00280-13

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Localization and phylogenetic analysis of enzymes related to organellar genome replication in the unicellular rhodophyte Cyanidioschyzon merolae.2014

    • 著者名/発表者名
      T. Moriyama, N. Tajima, K. Sekine, N. Sato
    • 雑誌名

      Genome Biol. Evol.

      巻: 6 ページ: 228-237

    • DOI

      10.1093/gbe/evu009

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Role of galactolipid biosynthesis in coordinated development of photosynthetic complexes and thylakoid membranes during chloroplast biogenesis in Arabidopsis.2013

    • 著者名/発表者名
      K. Kobayashi, T. Narise, K. Sonoike, H. Hashimoto, N. Sato, M. Kondo, M. Nishimura, M. Sato, K. Toyooka, K. Sugimoto, H. Wada T.Masuda, H. Ohta
    • 雑誌名

      Plant J.

      巻: 73 ページ: 250-261

    • DOI

      doi: 10.1111/tpj.12028

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 脂質生産を微細藻類に託せるか?――脂質を貯めるわけと仕組み――2013

    • 著者名/発表者名
      和田元,佐藤直樹
    • 雑誌名

      現代化学

      巻: 506 ページ: 24-28

  • [雑誌論文] 生物学的説明の二元論:生物学的文脈の中の還元論,非還元論2013

    • 著者名/発表者名
      佐藤直樹
    • 雑誌名

      生物科学

      巻: 65 ページ: 4-63

    • 査読あり
  • [学会発表] 藻類におけるリン脂質合成系の比較ゲノムによる再検討2014

    • 著者名/発表者名
      佐藤直樹
    • 学会等名
      植物生理学会
    • 発表場所
      富山大学,富山,富山県
    • 年月日
      20140317-20140319
  • [学会発表] 光独立条件で培養したクラミドモナスにおける脂肪蓄積2013

    • 著者名/発表者名
      佐藤直樹
    • 学会等名
      クラミドモナスシンポジウム
    • 発表場所
      基礎生物学研究所,岡崎,愛知県
    • 年月日
      20131129-20131130
  • [学会発表] Limnothrix ABRG5-3株のゲノム配列決定とシアノバクテリアの中での系統関係2013

    • 著者名/発表者名
      佐藤直樹
    • 学会等名
      ラン藻の分子生物学
    • 発表場所
      かずさDNA研究所,木更津,千葉県
    • 年月日
      20131122-20131123
  • [学会発表] Enigmatic origin and evolution of cyanobacterial photosynthesis: lipids vs photosystems and pigments2013

    • 著者名/発表者名
      Sato, N.
    • 学会等名
      生物初期進化国際会議
    • 発表場所
      名古屋大学,名古屋,愛知県
    • 年月日
      20131102-20131104
  • [学会発表] 動的な創発概念による生命理解の提案2013

    • 著者名/発表者名
      佐藤直樹
    • 学会等名
      生物学基礎論研究会
    • 発表場所
      総研大,葉山,神奈川県
    • 年月日
      20130907-20130908
  • [学会発表] Discontinuity in cyanobacterial and plastid evolution: Lipids and DNA polymerase2013

    • 著者名/発表者名
      Sato, N.
    • 学会等名
      ICES2013
    • 発表場所
      Dalhousie University, Halifax, Canada
    • 年月日
      20130818-20130821
  • [学会発表] Dynamic notions of emergence: interplay of entropic driving principle and environmental/genetic constraints over the hierarchy of life2013

    • 著者名/発表者名
      Sato, N.
    • 学会等名
      ISHPSSB2013
    • 発表場所
      Universite Montpellier, Montpellier, France
    • 年月日
      20130707-20130712
  • [図書] The Mechanisms of DNA Replication (Chapter 11)2013

    • 著者名/発表者名
      Moriyama, T. and Sato, N.
    • 総ページ数
      487
    • 出版者
      InTech
  • [図書] 生命起源論の科学哲学 創発か,還元的説明か2013

    • 著者名/発表者名
      クリストフ・マラテール著,佐藤直樹訳
    • 総ページ数
      400
    • 出版者
      みすず書房
  • [図書] パスツールと微生物 伝染病の解明と治療につくした科学者.2013

    • 著者名/発表者名
      Annick Perrot, Maxime Schwartz著 佐藤直樹・Josephine Galipon監訳 笹川昇・佐藤直樹・松田良一監修
    • 総ページ数
      176
    • 出版者
      丸善出版
  • [備考] 佐藤研究室ホームページ

    • URL

      http://nsato4.c.u-tokyo.ac.jp/

  • [備考] Gclustサーバー

    • URL

      http://gclust.c.u-tokyo.ac.jp/

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公開日: 2015-05-28  

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