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2020 年度 実績報告書

発現量揺らぎ-適応系により探索する発現変動の適応-進化への影響

公募研究

研究領域進化の制約と方向性 ~微生物から多細胞生物までを貫く表現型進化原理の解明~
研究課題/領域番号 20H04870
研究機関岡山大学

研究代表者

守屋 央朗  岡山大学, 環境生命科学研究科, 准教授 (60500808)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
キーワード酵母 / 過剰発現 / ストレス環境 / 適応進化
研究実績の概要

背景と目的: 細胞内のタンパク質には、発現量の変動が適応度に強い影響を与える(強い制約を受けている)ものと、発現量を多少変動させても適応度に影響を与えない(制約を受けていない)ものがある。私たちは、出芽酵母(S. cerevisiae)のほとんどの種類のタンパク質について、それぞれの発現量がどれくらい制約を受けているのかを、独自の発現量揺らぎ-適応系(gTOW法)により調べてきた。その結果、大半のタンパク質の発現量は制約を受けていない一方、2%程度のタンパク質の発現量のみが強い制約を受けている事を明らかにした。本研究では、発現量揺らぎ-適応をハイスループット化させた実験系(ADOPT法)により、課題1:発現量の制約は環境により変わるのか、課題2:発現量揺らぎは適応-進化に寄与するのか、課題3:発現変動による適応はどのようなメカニズムにより達成されるのかを追求する。

研究実績: 本年度はADOPT法により高塩ストレスで適応的な遺伝子群について調査した。その結果、高塩ストレスに関してカルシウム応答性遺伝子群の過剰が適応的になること、それ以外に新興遺伝子の過剰が適応的になることが見いだされた。これらの結果から、(過剰による)適応は、環境要因の補完、および新規メカニズムの外挿により達成できることが示唆された。

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

研究目的にあげたADPOT系により、過剰により環境ストレスに適応的になる遺伝子群の取得、およびその背景メカニズムの解明は順調に進んでいる。さらに、過剰による適応の一般的な原理も明らかになりつつあることから、本研究はおおむね順調に伸展していると考える。

今後の研究の推進方策

今後はさらに複数の環境ストレスで適応的な遺伝子の取得をすすめるとともに、すでに取得されている遺伝子群がどのような原理により適応性を発揮しているかの調査を進める。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] トロント大学(カナダ)

    • 国名
      カナダ
    • 外国機関名
      トロント大学
  • [雑誌論文] Comparative Gene Analysis Focused on Silica Cell Wall Formation: Identification of Diatom-Specific SET Domain Protein Methyltransferases2020

    • 著者名/発表者名
      Nemoto Michiko、Iwaki Sayako、Moriya Hisao、Monden Yuki、Tamura Takashi、Inagaki Kenji、Mayama Shigeki、Obuse Kiori
    • 雑誌名

      Marine Biotechnology

      巻: 22 ページ: 551~563

    • DOI

      10.1007/s10126-020-09976-1

  • [雑誌論文] N-terminal deletion of Swi3 created by the deletion of a dubious ORF YJL175W mitigates protein burden effect in S. cerevisiae2020

    • 著者名/発表者名
      Saeki Nozomu、Eguchi Yuichi、Kintaka Reiko、Makanae Koji、Shichino Yuichi、Iwasaki Shintaro、Kanno Manabu、Kimura Nobutada、Moriya Hisao
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41598-020-66307-z

  • [雑誌論文] Exploring the Complexity of Protein-Level Dosage Compensation that Fine-Tunes Stoichiometry of Multiprotein Complexes2020

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa Koji、Ishihara Akari、Moriya Hisao
    • 雑誌名

      PLOS Genetics

      巻: 16 ページ: -

    • DOI

      10.1371/journal.pgen.1009091

  • [雑誌論文] Genetic profiling of protein burden and nuclear export overload2020

    • 著者名/発表者名
      Kintaka Reiko、Makanae Koji、Namba Shotaro、Kato Hisaaki、Kito Keiji、Ohnuki Shinsuke、Ohya Yoshikazu、Andrews Brenda J、Boone Charles、Moriya Hisao
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 9 ページ: -

    • DOI

      10.7554/eLife.54080

  • [学会発表] 過剰発現が適応的に働く遺伝子の体系的同定2020

    • 著者名/発表者名
      守屋央朗、佐伯望
    • 学会等名
      日本進化学会第22回オンライン大会
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] システインを含むタンパク質の過剰発現は出芽酵母の形態異常をもたらす2020

    • 著者名/発表者名
      加藤寿明、守屋央朗
    • 学会等名
      酵母遺伝学フォーラム第53回研究報告会
  • [学会発表] 多コピー化が高塩ストレス下で適応的にはたらく遺伝子の体系的探索2020

    • 著者名/発表者名
      佐伯望、守屋央朗
    • 学会等名
      酵母遺伝学フォーラム第53回研究報告会
  • [学会発表] 3XGFPの過剰発現が引き起こす増殖阻害現象2020

    • 著者名/発表者名
      難波匠太郎、金高令子、守屋央朗
    • 学会等名
      酵母遺伝学フォーラム第53回研究報告会
  • [学会発表] 高塩ストレス下で多コピー化が適応的に機能する出芽酵母遺伝子の体系的探索2020

    • 著者名/発表者名
      佐伯望、守屋央朗
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 国際学会
  • [学会発表] 出芽酵母のデノボ遺伝子の機能解析2020

    • 著者名/発表者名
      守屋央朗
    • 学会等名
      第43回日本分子生物学会年会
    • 国際学会
  • [備考] 岡山大学異分野融合先端研究コア・システム細胞学研究室

    • URL

      https://tenure5.vbl.okayama-u.ac.jp/HMlab/

  • [備考] 酵母とシステムバイオロジー(ブログ)

    • URL

      https://tenure5.vbl.okayama-u.ac.jp/HM_blog/

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公開日: 2021-12-27  

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