ゲノムサイズの進化の理解に向けた、ＤＮＡを保持することによる負荷の定量

量化保留 DNA 的负担以了解基因组大小的演变

• 批准号: 15J05986
• 负责人: 明野 優也
• 金额: $ 1.09万
• 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: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J05986/
• 关键词: プラスミド; DNA; 増殖速度; 大腸菌; コスト; プラスミドのコスト; DNAの量のコスト

本研究は、多量のDNAを保持することが細菌の生存競争にどれほど悪影響を与えるのかを、実験によって明らかにすることを目的としています。細菌のゲノムサイズがいかにして進化したのかを説明する仮説は、しばしば多量のDNAを保持することの生存競争への悪影響を仮定していますが、その影響の程度が定量されたことはありません。そこで本研究では、この点を明らかにすることを大きな目的として、「DNAの量が単位塩基分増加したとき、増殖速度がどれだけ低下するか」を定量することを目指しました。昨年度は、大腸菌(モデル細菌)とプラスミド(DNAの小分子)を用いた独自の実験系を構築し、試験的な実験を行いました。そして、DNAの量が多いほど増殖速度が低下することを示唆する結果が得られていました。本年度では、使用するプラスミドの種類を増やしたりすることで、より詳細な実験を行いました。その結果、DNAの量が増加したときどれだけ増殖速度が低下するかを定量することができました。具体的には、プラスミドDNA が1 kbp増加すると、増殖速度が0.033%低下することがわかりました。このように、大腸菌におけるDNAの量と増殖速度の関係が初めて明らかになりました。また、本研究では、この値が培地や、大腸菌の遺伝的背景によって変化しうることも示しました。例えば、富栄養培地での、多量のDNAを保持することの悪影響は、貧栄養培地におけるものよりも小さくなりました。このことは、増殖速度の低下は、培地中のDNAを合成するための物質が不足することが原因であることを示唆しています。このように本研究では、多量のDNAを保持することの悪影響の原因の候補を挙げることができました。

This study は, more quantity の DNA を keep す る こ と の が bacteria survival competition に ど れ ほ ど 悪 influence を and え る の か を, be 験 に よ っ て Ming ら か に す る こ と を purpose と し て い ま す. Bacteria の ゲ ノ ム サ イ ズ が い か に し て evolution し た の か を illustrate す る 仮 は, し ば し ば の DNA を remain abundant す る こ と の survival competition へ の 悪 influence を 仮 set し て い ま す が, そ の influence の degree が quantitative さ れ た こ と は あ り ま せ ん. そ こ で this study で は, こ の point を Ming ら か に す る こ と を big き な purpose と し て, "the amount of DNA の が 単 salt base points raised with し た と き, raised colonization rate が ど れ だ け low す る か" を quantitative す る こ と を refers し ま し た. Yesterday's annual は, coliform (モ デ ル bacteria) と プ ラ ス ミ ド small molecules (DNA の) を い た の alone be 験 を build し, test of な be 験 を line い ま し た. そ し て, DNA amount の が い ほ ど raised colonization of low speed が す る こ と を in stopping す る results ら が れ て い ま し た. This year's で は, use す る プ ラ ス ミ ド の kinds を raised や し た り す る こ と で, よ り detailed な be 験 を line い ま し た. そ の result, DNA の が raised し た と き ど れ だ け raised colonization rate low が す る か を quantitative す る こ と が で き ま し た. Specific に は, プ ラ ス ミ ド DNA が 1 KBP raised add す る と, raised speed colonization が 0.033% low す る こ と が わ か り ま し た. こ の よ う に, coliform に お け る amount DNA の と raised colonization rate の masato is early が め て Ming ら か に な り ま し た. ま た, this study で は, こ の numerical が petty や, coliform の but 伝 background に よ っ て variations change し う る こ と も shown し ま し た. Example え ば, rich tech students.their ownship keep the petty で の, more quantity の DNA を keep す る こ と の 悪 influence は, poor tech students.their ownship, keep the petty に お け る も の よ り も small さ く な り ま し た. こ の こ と は, low speed の は rights colonization, the petty の を DNA synthesis in す る た め の insufficient material が す る こ と が reason で あ る こ と を in stopping し て い ま す. こ の よ う に this study で は, more quantity の DNA を keep す る こ と の 悪 influence の reason の alternate を 挙 げ る こ と が で き ま し た.

项目成果

Contribution of excess amount of DNA to metabolic burden in Escherichia coli

过量 DNA 对大肠杆菌代谢负担的影响

• 发表时间: 2016
• 作者: 廣瀬健太朗;髙山和也;塩見太志;穂積俊矢;菊池裕;Yuya Akeno and Saburo Tsuru
• 通讯作者: Yuya Akeno and Saburo Tsuru

大腸菌においてDNAの量が増殖速度に与える影響

DNA 量对大肠杆菌生长速率的影响

• 发表时间: 2016
• 作者: 西谷直也;浅岡希美;木ノ下晴子;河合洋幸;澁井紀宏;永安一樹;白川久志;中川貴之;金子周司;明野優也
• 通讯作者: 明野優也