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2012 年度 実施状況報告書

マイクロ流路長期培養系を用いた大腸菌の細胞伸長における表現型可塑性の解析

研究課題

研究課題/領域番号 24657014
研究種目

挑戦的萌芽研究

研究機関東京大学

研究代表者

嶋田 正和  東京大学, 総合文化研究科, 教授 (40178950)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワードマイクロ流路 / 1細胞培養計測系 / 大腸菌 / 細胞伸長 / 貧栄養 / SOS反応 / 表現型可塑性 / 遺伝的順応
研究概要

環境ストレス下で大腸菌クローン細胞集団内の1細胞レベルでの反応基準の応答パターン(reaction norm:大腸菌の伸長性、ストレス応答関連遺伝子の発現)の差の検出を試みた。環境条件は、①通常(M9 培地+0.2%グルコース);②貧栄養(M9 培地+0.05%グルコース、同+グルコースなし);③貧栄養+抗生物質(M9培地+0.05%グルコース+抗生物質アンピシリン)の3つを設けた。親株(F3_IntC::Tmcherry4)をもとに、これまでにつくった形質転換体は以下の6系統である。rpos (ストレス応答上流遺伝子) / osmE (Stress-inducible outer membrane lipoprotein)/ psiF (Induced by phosphate starvation)/ dps (DNA protection protein, bacterial ferritin)/ dinB (DNA ポリメラーゼ, SOS レスポンスに関与)/ recA ("error prone" DNA 修復タンパク)。これら6株について、大腸菌ストレス応答関連遺伝子のプロモーター活性をGFP で検出を試行した。SOS レスポンス関与遺伝子(dinB, recAなど)は、貧栄養下、あるいは通常環境下でも増殖が進んで周囲の栄養がなくなってくると、一部の細胞だけが強い蛍光量を示し、伸長するものが見られた。双山型の発現量分化のようなパターンが生じ、特に強い発現量の細胞は、分裂後の娘細胞でも受け継がれることが示唆される観測結果を得た。

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

形質転換体を作製し、細胞伸長とストレス応答遺伝子発現をGFPで観測することで、クローン内の細胞に異質性があることを把握できた。また、これが分裂後の娘細胞に継承されることが示唆される結果を得たのは、初年度としては重要な結果である。また、1細胞培養計測系の技術を珪藻の性比調節に適用して、単細胞生物での進化のゲーム理論に適合する世界初の結果を報告している。

今後の研究の推進方策

通常栄養条件とストレス環境条件(貧栄養+抗生物質の混合)を周期的に交互に変えることで、SOSレスポンス関与遺伝子を組み込んだ形質転換株による変動環境での細胞伸長と貧栄養+抗生物質への反応基準を、1細胞培養計測系で調べる計画である。

次年度の研究費の使用計画

該当なし

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2013 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Sex allocation pattern of the diatom Cyclotella meneghiniana.2013

    • 著者名/発表者名
      Shirokawa Y. and Shimada M.
    • 雑誌名

      Proceedings - Royal Society. Biological sciences

      巻: 280 ページ: in press

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamic persistence of antibiotic-stressed mycobacteria.2013

    • 著者名/発表者名
      Wakamoto Y, Dhar N, Chait R, Schneider K, Signorino-Gelo F, Leibler S, McKinney JD.
    • 雑誌名

      Science

      巻: 339 ページ: 91-95

    • DOI

      10.1126/science.1229858

    • 査読あり
  • [学会発表] Inconsistency between population and single cell growth rates revealed by dynamics cytometer.

    • 著者名/発表者名
      Wakamoto, Y.
    • 学会等名
      第50回日本生物物理学会
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県、名古屋市)
  • [学会発表] Phenomenological rules behind clonal proliferation of bacteria.

    • 著者名/発表者名
      Wakamoto, Y.
    • 学会等名
      第35回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      福岡国際会議場(福岡市)
  • [備考] Shimada-Lab

    • URL

      http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/shimada-lab/

URL: 

公開日: 2014-07-24  

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