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環境周期変動に対する転写・翻訳応答機構の実験進化による創出

通过实验进化创建对环境周期性波动的转录/翻译响应机制

基本信息

批准号：
14J02139
负责人：
高野壮太朗
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

当研究では、貧栄養と富栄養環境が周期的に訪れる条件で、生物がどのように適応・進化し、生存・増殖を行っていくかを解明することを目指してきた。本研究では大腸菌を用いて、貧栄養環境でも長期生存可能であり、富栄養環境でも増殖可能である戦略の理解を目指してきた。採用第一年度、第二年度目で、大腸菌の貧栄養環境での長期生存ダイナミクスを様々な条件下で測定したところ、貧栄養環境下での生存率が死細胞由来の栄養濃度に大きく依存すること、細胞濃度依存的な増殖・死滅速度変化の二つが重要であることが新たに明らかになった。加えて、こうした活動の実現に特定の変異体の出現を必要としないことも明らかになった。これらの知見を基に、採用第三年度目では貧栄養環境での細胞の生存に重要となる細胞内活動を、網羅的な遺伝子発現プロファイル解析から見積もった。本研究結果から、貧栄養環境での生存には、細胞由来の栄養や、生細胞濃度が重要であることが示唆されていたため、それらの違いによって特に発現量が変化する遺伝子カテゴリーを抽出した。糖などの栄養が利用できる富栄養環境下に比べて、死細胞由来の栄養を利用する長期貧栄養条件では、増殖に十分な栄養があるにも関わらず、一部のストレス応答性遺伝子の発現を活性化させ、逆に増殖に必要な遺伝子の発現が抑制されていることが明らかになり、長期貧栄養環境での低い増殖・死滅速度の保持に重要な分子機構が遺伝子発現レベルで裏付けられた。また、細胞濃度の低下により活性化、抑制される遺伝子発現も明らかとなり、細胞濃度依存的増殖・死滅速度変化に重要となる機能も遺伝子発現レベルで推定された。従来の研究では、長期の貧栄養環境での生存に重要と推定される遺伝子発現についての知見は十分では無かったが、本研究のこれらの遺伝子発現解析の結果、数ある機能や遺伝子の中から、生存に寄与する遺伝子群を絞り込むことに成功した。

When studying the conditions for periodic visits between poor and rich environments, organisms are expected to evolve and survive. This study aims at understanding the potential for long-term survival of E. coli in nutrient poor environments and for growth in nutrient rich environments. In the first and second years, the survival rate of coliform bacteria in poor culture environment was determined under different conditions. The survival rate of coliform bacteria in poor culture environment was determined under different conditions. The survival rate of coliform bacteria in poor culture environment was determined under different conditions. Add to the list of activities that are necessary for the emergence of specific variants. The third annual goal of the study was to analyze the effects of intracellular activities on cell survival in a poor environment. The results of this study show that the survival conditions, cell origin, and cell concentration in a poor environment are important, and that the amount of cell origin and cell concentration in a poor environment is important. The utilization of sugar in the culture environment, the utilization of dead cells in the culture environment, the long-term poor culture conditions, the growth of a number of species, the activation of the production of reactive genes, the inhibition of the production of essential genes in reverse propagation, and the development of non-reactive genes. The important molecular mechanisms for the maintenance of low growth and death rates in a long-term poor environment In addition, cell concentration decreases, activation and inhibition of gene development are important for cell concentration-dependent growth and death rate changes, and functional gene development is presumed. Recent research has shown that genetic expression is important and presumed to survive in long-term impoverished environments. However, there is no knowledge of genetic expression. The results of this research on genetic expression analysis, the number of functions and genetic expression, and the genetic expression of genetic expression for survival have been successfully combined.