2種類の実験室内共生系のゲノム解析

两种实验室共生系统的基因组分析

• 批准号: 15013235
• 负责人: 四方 哲也
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15013235/
• 关键词: 人工共生系; 細胞性粘菌; 大腸菌; セルソータ; ジーンチップ; 個体群動態; ストレスタンパク質

自然界には数多くの共隼系が存在している。それらの生物がいつ共生関係を形成したかについては、遺伝的解析と分子系統樹より幾つかの知見が溜まりつつある。しかしながら、どのような環境でどのような変化を伴って共生関係が成立したかは明らかではない。本研究では、実験進化の特徴である再現性を生かして、安定な共生系を作り出す。そして、共生系安定化の複数プロセスをmRNAレベル、DNAレベルで解析することによって、偶然の変化を排除し、共生系発達の基本的条件を明らかにする。具体的には、我々の実験室で見つかった2つの人工共生系を解析する。1つは細胞性粘菌と大腸菌が共存する粘性コロニーである。もうひとつの共生系は、光合成細菌が鞭毛虫であるテトラヒメナへ細胞内共生する系である。変異原を加えながら、セルソータで特定の数の光合成細菌を保持したテトラヒメナを人工選択して、ゲノム進化を促進する。本年度は細胞性粘菌と大腸菌との共生系に関して、以下のような知見が得られた。貧栄養固体培地上で両菌を共培養すると、コロニーの形態が順次変化し、粘性コロニーへと移行してゆく。その過程における細胞性粘菌と大腸菌の形態や個体数を、セルソータなどを用いて観察した。その結果、両者を単独で培養した場合とは異なる、特徴的な個体群動態が見られた。次に粘性子コロニーを形成している大腸菌と、単独培養の大腸菌とで菌体内の生理状態に差があるかどうか調べるために、両者から全mRNAを取り出し、ジーンチップにより解析した。その結果、解糖系やクエン酸回路などの主要代謝経路の酵素遺伝子に明確な差が認められるものがあったほか、ストレスタンパク質群の中にも顕著な差を示すものがあった。以上の結果は、細胞性粘菌との共生系の発達の初期段階の大腸菌の変化を明らかにしたものである。

There are so many different systems in nature. The symbiotic relationship between organisms is formed, and the molecular phylogenetic tree is analyzed. A symbiotic relationship is established between the environment and the environment In this study, the characteristics of evolution, reproducibility and stability of symbiotic systems were studied. This paper describes the basic conditions for the development of symbiotic systems, including the elimination of accidental changes in mRNA expression and DNA analysis. The concrete analysis of artificial symbiosis system is carried out in the laboratory. 1. Cellular myxomycetes co-exist with viscous bacteria. The symbiotic system is composed of photosynthetic bacteria and flagellates. A specific number of photosynthetic bacteria are maintained in the presence of different genes, and are artificially selected and promoted. This year, the symbiotic system of cellular myxomycetes and Escherichia coli was found to be related to the following knowledge. The morphology of bacteria co-cultured in poor culture medium changed gradually, and the viscosity changed gradually. The morphology and number of E. coli in the process of infection are investigated. The results, characteristics, and individual population dynamics of the individual culture were observed. The second is to extract and analyze the whole mRNA of E. coli and E. coli cultured independently. As a result, the enzyme sequence of the major metabolic pathways in the sugar hydrolysis system was clearly identified as the difference between the enzyme sequence and the protein sequence. The results showed that the development of cellular mycetes and symbiotic systems was at the initial stage of transformation of Escherichia coli.

项目成果

Shin-Ichi Matsuyama et al.: "Global change in Escherichia coli gene expression in initial stage of symbiosis with Dictyostelium cells"Biosystems. 73(3). 163-171 (2004)

Shin-Ichi Matsuyama 等人：“与盘基网柄菌细胞共生初始阶段大肠杆菌基因表达的全局变化”Biosystems。

Hiroki Ueda et al.: "Universality and Flexibility in Gene Expression from Bacteria to Human"Proc Natl Acad Sci USA. 101(11). 3765-3769 (2004)

Hiroki Ueda 等：“从细菌到人类基因表达的通用性和灵活性”Proc Natl Acad Sci USA。