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2013 年度 実績報告書

遺伝子のせめぎ合いから遺伝システムへ:制限修飾系を手がかりとする探究

公募研究

研究領域ゲノム・遺伝子相関:新しい遺伝学分野の創成
研究課題/領域番号 24113506
研究機関東京大学

研究代表者

小林 一三  東京大学, 新領域創成科学研究科, 教授 (30126057)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード制限修飾系 / 集団遺伝学 / メタゲノミクス / ゲノム進化 / ピロリ菌 / DNAメチル化 / エピジェネティクス / 制限酵素
研究実績の概要

ピロリ菌は ヒトの胃に感染し胃炎、潰瘍、胃がんを引き起こす細菌であり、高い突然変異率と高い系列間相同組換えによる、ゲノムとエピゲノムの著しい多様性によって知られている。この細菌は幼年期に感染し、一生そこに存続し、遂には胃がんを引き起こす。速い進化の原因は、ピロリ菌がゲノムとエピゲノムを作り替えることによって、新しい小児ホストに適応して、定着することかもしれない。このようなゲノムのミクロ進化と適応を解明するために、私達は、同じ家族内の構成員から得られたピロリ菌で、従来の、7つの遺伝子の配列だけに基づくmulti-locus sequence typingでは、同一あるいはほぼ同一であり、ゲノムがそっくりと考えられるものを選び、全ゲノム配列をIlluminaのショットガンシーケンシングで解読した。まず、塩基突然変異を検出することによって、小児をも含んだ感染経路を詳細にかつ確実に明らかにすることができた。アミノ酸を替える突然変異は、病原性に関与する遺伝子群、外膜タンパク質など細菌細胞表層に関わるタンパク質の遺伝子群、シグナル伝達遺伝子群に起きていた。関与する遺伝子は、小児によって異なっており、これらから、ピロリ菌が新しいホストに適応していく様々な道筋が明らかになった。これらの結果は、病原性に関与する遺伝子が小児への適応に関与する可能性を示唆した。また、アミノ酸を替える突然変異は制限修飾系遺伝子にも起きていた。これらの突然変異は、メチロームを作り替えることによってトランスクリプトームを改変し、適応に関与している可能性がある。

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。

  • 研究成果

    (25件)

すべて 2016 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 7件、 謝辞記載あり 8件) 学会発表 (13件) (うち招待講演 6件) 図書 (3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Restriction-modification system with methyl-inhibited base excision and abasic-site cleavage activities.2015

    • 著者名/発表者名
      Masaki Fukuyo, Toshiaki Nakano, Yingbiao Zhang, Yoshikazu Furuta, Ken Ishikawa, Miki Watanabe-Matsui, Hirokazu Yano, Takeshi Hamakawa, Hiroshi Ide, Ichizo Kobayashi
    • 雑誌名

      Nucleic Acids Research

      巻: 43 ページ: 2841-2852

    • DOI

      10.1093/nar/gkv116

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Microevolution of virulence-related genes in Helicobacter pylori familial infection.2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshikazu Furuta, Mutsuko Konno, Takako Osaki, Hideo Yonezawa, Taichiro Ishige, Misaki Imai, Yuh Shiwa, Mari Shibata-Hatta, Yu Kanesaki, Hirofumi Yoshikawa, Shigeru Kamiya, Ichizo Kobayashi
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] To be or not to be: regulation of restriction-modification systems and other toxin-antitoxin systems.2014

    • 著者名/発表者名
      Iwona Mruk, Ichizo Kobayash
    • 雑誌名

      Nucleic Acids Res.

      巻: 42 ページ: 70-86

    • DOI

      10.1093/nar/gkt711

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A sequence-specific DNA glycosylase mediates restriction-modification in Pyrococcus abysii2014

    • 著者名/発表者名
      Ken-ichi Miyazono, Yoshikazu Furuta, Miki Watanabe-Matsui, Takuya Miyakawa, Tomoko Ito, Ichizo Kobayashi, Masaru Tanokura
    • 雑誌名

      Nat. Commun.

      巻: 5 ページ: 3178

    • DOI

      10.1038/ncomms4178

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Methylome diversification through changes in DNA methyltransferase sequence specificity.2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshikazu Furuta, Hiroe Namba-Fukuyo, Tomoko F. Shibata, Tomoaki Nishiyama, Shuji Shigenobu, Yutaka Suzuki, Sumio Sugano, Mitsuyasu Hasebe, Ichizo Kobayashi
    • 雑誌名

      PLoS Genetics

      巻: 10 ページ: e1004272

    • DOI

      10.1371/journal.pgen

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] DNA Double‐strand Breaks and Their Consequences in Bacteria and Their Genomes.2014

    • 著者名/発表者名
      Ichizo Kobayashi, Naofumi Handa, Kohji Kusano
    • 雑誌名

      Encyclopedia of Life Sciences (eLS)

      巻: - ページ: A21652

    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Alterations in rRNA-mRNA interaction during plastid evolution.2014

    • 著者名/発表者名
      Kyungtaek Lim, Ichizo Kobayashi, and Kenta Nakai
    • 雑誌名

      Molecular Biology and Evolution

      巻: 31 ページ: 1728-1740

    • DOI

      10.1093/molbev/msu120

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Chromosome painting in silico in a bacterial species reveals fine population structure.2013

    • 著者名/発表者名
      Koji Yahara, Yoshikazu Furuta, Kenshiro Oshima, Masaru Yoshida, Takeshi Azuma, Masahira Hattori, Ikuo Uchiyama, Ichizo Kobayashi
    • 雑誌名

      Mol. Biol. Evol.

      巻: 30 ページ: 1454-1464

    • DOI

      10.1093/molbev/mst055

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] ピロリ菌の家族内感染におけるゲノム進化2015

    • 著者名/発表者名
      古田芳一、大崎敬子、米澤英雄、神谷茂、小林一三
    • 学会等名
      第88回日本細菌学会
    • 発表場所
      長良川国際会議場(岐阜県岐阜市)
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-28
  • [学会発表] ゲノムのミクロ進化:ピロリ菌家族内感染の場合2015

    • 著者名/発表者名
      古田芳一、今野武津子、大崎敬子、米澤英雄、石毛太一郎、今井美咲、志波優、柴田(八田)真理、兼崎友、吉川博文、神谷茂、小林一三
    • 学会等名
      第9回日本ゲノム微生物学会
    • 発表場所
      神戸大学(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2015-03-06 – 2015-03-08
  • [学会発表] 特定のエピゲノム状態がピロリ菌ストレス耐性を支配する2015

    • 著者名/発表者名
      矢野大和、Md.Zobaidul Alam, 林原絵美子、古田芳一、鈴木穣、菅野純夫、柴山恵吾、小林一三
    • 学会等名
      第9回日本ゲノム微生物学会
    • 発表場所
      神戸大学(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2015-03-06 – 2015-03-08
  • [学会発表] Epigenetics Driven Evolution2014

    • 著者名/発表者名
      Ichizo Kobayashi
    • 学会等名
      Baylor College での講演
    • 発表場所
      ヒューストン(米国)
    • 年月日
      2014-12-08
    • 招待講演
  • [学会発表] H. pylori evolution2014

    • 著者名/発表者名
      Ichizo Kobayashi
    • 学会等名
      VI International Symposium of Helicobacter pylori: natural history and implications for human health
    • 発表場所
      サンホセ(コスタリカ)
    • 年月日
      2014-12-03
    • 招待講演
  • [学会発表] Epigenetics Driven Evolution2014

    • 著者名/発表者名
      Ichizo Kobayashi
    • 学会等名
      Emory Universityにおける講演
    • 発表場所
      アトランタ(米国)
    • 年月日
      2014-11-17
    • 招待講演
  • [学会発表] 細菌エピゲノムの進化:PacBioマ シンによるピロリ菌メチローム解読から2014

    • 著者名/発表者名
      小林一三
    • 学会等名
      第97回日本細菌学会関東支部総会
    • 発表場所
      東京ドームホテル(東京都文京区)
    • 年月日
      2014-10-30 – 2014-10-31
  • [学会発表] Genome/methylome evolution in H. pylori: oncogenic bacteria2014

    • 著者名/発表者名
      Ichizo Kobayashi
    • 学会等名
      Center for Disease Control of China における講演
    • 発表場所
      北京(中国)
    • 年月日
      2014-10-10
    • 招待講演
  • [学会発表] Methylome dynamics in H. pylori2014

    • 著者名/発表者名
      Ichizo Kobayashi
    • 学会等名
      XXVIIth International Workshop on Helicobacter and Microbiota in Chronic Digestive Inflammation and Gastric Cancer
    • 発表場所
      ローマ(イタリア)
    • 年月日
      2014-09-11 – 2014-09-13
  • [学会発表] Epigenetics-driven evolution?2014

    • 著者名/発表者名
      Ichizo Kobayashi
    • 学会等名
      16th Annual Meeting of the Society of Evolutionary Studies
    • 発表場所
      高槻現代劇場(大阪府高槻市)
    • 年月日
      2014-08-22
  • [学会発表] 配列特異的DNAメチル化酵素によるエピゲノム工学:合成生物学・ゲノム工学の拡張へ2014

    • 著者名/発表者名
      小林一三
    • 学会等名
      ゲノム支援拡大班会議
    • 発表場所
      神戸国際会議場(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2014-08-20 – 2014-08-21
  • [学会発表] Evolution of H. pylori2014

    • 著者名/発表者名
      Ichizo Kobayashi
    • 学会等名
      11th International Workshop on Pathogenesis and Host Response in Helicobacter Infections
    • 発表場所
      ヘルシンゴー(デンマーク)
    • 年月日
      2014-07-02
    • 招待講演
  • [学会発表] Evolution of H. pylori2014

    • 著者名/発表者名
      Ichizo Kobayashi
    • 学会等名
      University of Gdansk での講演
    • 発表場所
      グダンスク(ポーランド)
    • 年月日
      2014-07-01
    • 招待講演
  • [図書] Environmental Control of Gene Expression in Bacteria,2016

    • 著者名/発表者名
      Iwona Mruk and Ichizo Kobayashi、Frans J. de Bruijn (editor)
    • 総ページ数
      -
    • 出版者
      Wiley
  • [図書] Helicobacter pylori Research: From Bench to Bedside2015

    • 著者名/発表者名
      Ichizo Kobayashi、Steffen Backert, Yoshio Yamaoka (editors)
    • 総ページ数
      -
    • 出版者
      Springer Japan
  • [図書] 「種生物学研究」第39号「エコロジカル・エピジェネティクス-生物の柔軟性の分子生態学-」2015

    • 著者名/発表者名
      小林一三 (責任編集者:荒木希和子・土畑重人)
    • 総ページ数
      -
    • 出版者
      文一総合出版
  • [備考] 小林研究室ホームページ

    • URL

      http://www.ims.u-tokyo.ac.jp/ikobaya/index.html

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公開日: 2016-06-01  

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