微生物細胞集団における不均一性メカニズムのゲノムワイド解析手法の確立

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細菌は、均一なゲノムを持ったクローン細胞集団であっても、個々の細胞レベルの生理状態は完全に均一ではなく、mRNAやタンパク質の“ばらつき”に依存して、特異的な機能や個性的な挙動を示す。本研究は、従来の微生物学において見過ごされてきたこのような「クローン細胞集団における一細胞レベルの不均一性」をゲノムワイドに解析する独自の手法を構築するとともに、その生物学的意義を明らかにしようとするものである。今年度は、細菌一細胞の動態を高精度に検出するための顕微鏡システムと解析ステーションを立ち上げ、実験的な条件検討を進めた。本システムは細菌の一細胞レベルでの遺伝子発現・挙動解析をリアルタイムで計測することが可能である。また、これら高精度な一細胞ライブイメージングに適した解析用レポーター株を構築し、一細胞レベルの遺伝子発現や細胞活性を正確にトラッキングできるようシステムの最適化を行った。このような不均一な表現系を生み出す分子メカニズムの解明に向けて、外部研究機関との共同研究を立ち上げ、少数細胞をゲノムワイドに解析する手法の構築を進めている。また、本研究で用いる細菌株のゲノムを解読し、今後のゲノム解析に向けた基盤を整えた。本研究で構築するゲノムワイド解析手法の完成に先駆け、複数の外部研究機関との共同研究によって、生物進化における「一細胞レベルの不均一性」が有する重要性を追求する新しいプロジェクトも立ち上げた。