2003 Fiscal Year Annual Research Report
1細胞計測を用いた細胞の表現型のダイナミックな変化の解析
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03J11954
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Research Institution | The University of Tokyo |
Principal Investigator |
若本 祐一 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 特別研究員(DC1)
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Keywords | 1細胞計測 / 大腸菌 / 微細加工技術 / 後天的遺伝 / 生物物理学 |
Research Abstract |
同一遺伝情報を持つ細胞間にはどの程度表現型の冗長さが許されるのか?この問いは遺伝情報がタンパク質の機能を一意に定め、更に細胞全体の機能を特定すると考える従来のセントラルドグマに基づいた研究の適用範囲を定める上で非常に重要と考えられる。そこで私は今年度開始時より、同じ遺伝型を有する大腸菌1細胞の世代間でのばらつきの大きさと後天的遺伝の有無を明らかにすることを目指した。 新たに開発した「直系子孫細胞長期連続観察法」という細胞観察プロトコルを用いることで以下の結果を得た。 1.一定環境下であっても、同じ遺伝型を有する特定1細胞の世代間で分裂周期、分裂時の長さは大きくばらつく。(次頁研究発表1) 2.分裂周期、分裂時の長さのばらつきの大きさは30%程度である。 3.分裂周期、分裂時の長さは10世代平均で考えると系列毎値差が無く、遺伝型と環境によって定められる平均値の周囲の揺らぎであると考えられる。 4.一時的な状態の子孫細胞への影響度を相関係数で調べたところ、分裂周期は次の世代の細胞へ全く影響を与えない一方、分裂時の長さに関しては、2世代程度正の相関があり、近い形質を子孫細胞は2世代程度引き摺ると考えられる。(以上、2-4投稿中) 5.長期観察中に5%程度の確率で現れる異常伸張した細胞は、不等分裂と通常期の半分程度の細胞周期によって特徴付けられる新たな表現型をその後の世代で維持し続ける。(投稿準備中) これらの結果から、大腸菌は一定環境下であってもその表現型に大きな揺らぎを含み、結果的に集団内に大きな異質性を生み出し、集団の適応能力を高めていると考えられる。また、一時的な細胞の状態は長さという空間情報として蓄えられ、子孫の形質へ影響を与えると考えられる。以上のように厳密な環境制御下での一細胞観察を行うことで、特定の1つの遺伝情報から生じる冗長性の定量化に初めて成功した。
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Research Products
(3 results)
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[Publications] Yuichi Wakamoto, et al.: "Development of non-destructive, non-contact single-cell based differential cell assay using on-chip microcultivation and optical tweezers"Sensors and Actuators B. 96. 693-700 (2003)
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[Publications] 若本祐一 等: "一定環境下における大腸菌表現型の1細胞世代間比較"生物物理(日本生物物理学会第41回年会講演予稿集). 43(S1). S164 (2003)
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[Publications] Yuichi Wakamoto, et al.: "Single cell growth and division dynamics of Escherichia coli showing epigenetic correlations"Biophysical Journal (Supplement) (48^<th> Annual Meeting 予稿集). 86(1). 328a (2004)