2015 Fiscal Year Annual Research Report
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15H05638
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
菊池 義智 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生物プロセス研究部門, 主任研究員 (30571864)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 昆虫 / 微生物 / 共生 / 遺伝子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々は昆虫にみられる宿主-細菌間相互作用の分子機構の総合的理解を目指し、昆虫では例外的に共生細菌の培養と遺伝子組み換えが可能なホソヘリカメムシ-Burkholderia共生系を対象に研究を行っている。本研究の全体構想は以下のようになる：①培養時と共生時における共生細菌の遺伝子発現比較により共生時に特異的に発現する遺伝子を同定；②共生時に特異的に発現亢進する遺伝子の欠損株を作成し機能解析を行う；③得られた知見を統合し、内部共生の遺伝的基盤を網羅的に解明する。具体的には、ゲノムが解読されているいくつかのBurkholderia共生細菌株について培養時と共生時のトランスクリプトーム比較を行い、共生時に発現亢進する遺伝子を特定し、高精度に共生関連遺伝子の取得を行うことを目的とする。
本年度は、培養時と共生時における共生細菌の遺伝子発現比較により共生時に特異的に発現する遺伝子の同定を試み、概ね成功することができた。その結果、Burkholderia共生細菌は、（１）共生時特異的にタウリンなどの含硫有機物の代謝が大幅に亢進すること、（２）新規ABCトランスポーターなど輸送系の遺伝子が発現亢進すること、（３）鞭毛などの運動生に関わる遺伝子の発現は大きく低下すること、などが明らかとなった。試験結果についてさらに精査する必要があるが、カメムシとの共生におけるBurkholderiaの性状変化やその機能にも迫る成果を得ることができた。これらの遺伝子は次年度以降遺伝子欠損株を作成する際の候補になると考えられる。本研究による成果を国内外の学会で発表し、国際誌への投稿も行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
共生細菌のトランスクリプトームについてはさらなる精査が必要だが、本年度は共生関連遺伝子の同定に向けていくつかの候補遺伝子も発見することができ、十分な結果を得ることができた。学会発表や論文発表も積極的に進めており、概ね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
計画２年目は、本年度に行ったBurkholderia共生細菌RPE64株のトランスクリプトーム解析結果について、遺伝子ネットワーク解析やヒートマップ解析により精査し、培養時および共生時に特異的に働く遺伝子を明らかにする。また、トランスクリプトーム解析の結果を共生細菌の生理状態と結びつけ解釈するために、培養時および共生時のBurkholderia共生細菌における形態や生理活性、種々のストレス耐性（浸透圧、温度、pH、界面活性剤、抗生物質など）について比較調査を行う。培養条件については、前年度に引き続き共生細菌の培養に通常用いているYG培地（酵母抽出物とグルコースを含む）に加え、最小培地を用いる。細胞採取時期については、対数増殖期と定常期の２点についてその性状解析を行う。共生状態にあるBurkholderia共生細菌については、共生細菌が安定的に定着した3齢から５齢個体の盲嚢を解析対象とし、摘出盲嚢を破砕後に微細フィルターにかけ、菌体のみを取得しその形態や性状を解析する。盲嚢の摘出時期については、Burkholderia共生細菌が定着し始める２齢の１日目、２日目、３日目についても解析を試み、定着初期の段階で共生細菌にどのような変化が見られるのか観察する。トランスクリプトーム解析によって特定された「共生時に特異的に発現する遺伝子」については相同組換え法による遺伝子欠損株の作成を行い、それら遺伝子が共生細菌の感染・定着に果たす役割について明らかにする。
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Research Products
(21 results)
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[Journal Article] Insect’s intestinal organ for symbiont sorting2015
Author(s)
Tsubasa Ohbayashi, Kazutaka Takeshita, Wataru Kitagawa, Naruo Nikoh, Ryuichi Koga, Xian-Ying Meng, Kanako Tago, Tomoyuki Hori, Masahito Hayatsu, Kozo Asano, Yoichi Kamagata, Bok Luel Lee, Takema Fukatsu, Yoshitomo Kikuchi
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Journal Title
Proceedings of the National Academy of Sciences of U.S.A.
Volume: 112
Pages: E5179-E5188
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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