微生物群集バイオフィルムにおける遺伝子変異・水平伝播の動態解明

前年度までに、取得したバイオフィルムサンプルのシーケンスデータから、サンプル中に存在する細菌群集構造を解析した。その結果、先行研究で存在が確認されていたAeromonas属、Pseudomonas属、Acinetobacter属で構成されていることを確認した。特に、Aeromonas_hydrophila_60229、Aeromonas_media_57598、Pseudomonas_putida_62305の各株は、全サンプルで検出され、以後では、これらの細菌株における遺伝子変異の検出を進めた。続いて、サンプル中に存在する微生物各種の遺伝子変異の検出を行った。本手順では、参照配列となる細菌のゲノム配列にサンプルの配列データをマッピングして、その塩基の違いからSNP(一塩基多形)を検出した。これにより、サンプル中の優占種細菌の遺伝子変異を包括的に特定した。これにより、細菌種の中で、バイオフィルムにおいて特定の遺伝子変異の蓄積が確認された。例として、Pseudomonas putida 62305では、326箇所のバイオフィルム細胞において変異の多い遺伝子領域（SNV）を同定した。また、本研究において、あるいは本研究に限らず、メタゲノムリードを用いた遺伝子解析における共通の課題である遺伝子に対する機能アノテーションを拡張するために、酵素反応の化合物の構造変化の類似性に基づいた酵素遺伝子アノテーション手法を開発、検証した。本手法の適用により、遺伝子機能アノテーションを拡張することで、これまでに発見されていなかった新たなヌートカトン合成酵素を発見し、実験的に正しくアノテーションできていることを確認した。本成果については、国際論文雑誌にて発表済みである。

前年度までに、取得したバイオフィルムサンプルのシーケンスデータから、サンプル中に存在する細菌群集構造を解析した。その結果、先行研究で存在が確認されていたAeromonas属、Pseudomonas属、Acinetobacter属で構成されていることを確認した。特に、Aeromonas_hydrophila_60229、Aeromonas_media_57598、Pseudomonas_putida_62305の各株は、全サンプルで検出され、以後では、これらの細菌株における遺伝子変異の検出を進めた。続いて、サンプル中に存在する微生物各種の遺伝子変異の検出を行った。本手順では、参照配列となる細菌のゲノム配列にサンプルの配列データをマッピングして、その塩基の違いからSNP(一塩基多形)を検出した。これにより、サンプル中の優占種細菌の遺伝子変異を包括的に特定した。これにより、細菌種の中で、バイオフィルムにおいて特定の遺伝子変異の蓄積が確認された。例として、Pseudomonas putida 62305では、326箇所のバイオフィルム細胞において変異の多い遺伝子領域（SNV）を同定した。また、本研究において、あるいは本研究に限らず、メタゲノムリードを用いた遺伝子解析における共通の課題である遺伝子に対する機能アノテーションを拡張するために、酵素反応の化合物の構造変化の類似性に基づいた酵素遺伝子アノテーション手法を開発、検証した。本手法の適用により、遺伝子機能アノテーションを拡張することで、これまでに発見されていなかった新たなヌートカトン合成酵素を発見し、実験的に正しくアノテーションできていることを確認した。本成果については、国際論文雑誌にて発表済みである。