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コロニー形成に重要な遺伝子機能の解明

阐明对集落形成重要的基因功能

基本信息

批准号：
17J07408
负责人：
納庄一樹
金额：
$ 1.22万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J07408/
关键词：
大腸菌脂肪酸 fabB cAMP VBNC コロニー遺伝学 RNA-Seq

项目摘要

自然環境中の大多数の細菌は、実験室での培養が困難であり、寒天培地上でコロニーとして分離することができない。つまり、遺伝的に圧倒的な多様性を持つ生物資源である細菌の大多数が、現状では利用できない状況にある。当研究では、自然界の細菌のコロニー形成が極めて低い要因を以下のアプローチで解明することを目指した。昨年度、大腸菌では液体培養時に比べてコロニー形成に多量の脂肪酸が必要であることが明らかになった。本年度は、脂肪酸合成を阻害する薬剤を利用することで、大腸菌以外の細菌でも、脂肪酸の重要性を検討した。大腸菌に加え枯草菌やコリネバクテリウムでも、上記薬剤により脂肪酸合成を阻害すると、液体培地でなら生育できるが固体培地ではコロニーを形成しなくなることがわかった。さらに、土壌から採取した細菌でも、脂肪酸の添加によりコロニー形成数が8倍程度まで増大することがわかった。以上より、脂肪酸は細菌のコロニー形成にとって普遍的な重要性を持ち、自然界の細菌のコロニー形成能が極めて低い要因の一つは脂肪酸の不足にあることが示唆された。なお、本研究の成果は、Microbiology誌に掲載され、Editor’s choiceに選出された。もう一方のアプローチとして、低温飢餓に曝された大腸菌が、生理活性を保ちつつもコロニー形成能を失う状態、すなわちViable but non-culturable（VBNC）状態に陥る遺伝的要因の解明を昨年度に続き進めた。昨年度はcAMPが大腸菌のVBNC化に必須であることを示し、野生株とcAMP欠失株に対するRNA-Seqを実施した。取得したRNA-Seqデータをもとに、cAMPが制御する候補遺伝子の欠失・高発現株を作成し、VBNC化を直接制御する分子メカニズムの解明に努めている。なお、同RNA-Seqデータを使用した論文がCell Systems誌に掲載された。

Most of the bacteria in the natural environment are difficult to culture in the laboratory and isolated in the cold environment. The diversity of genetic resources and the status quo of most bacteria are the reasons why they are not utilized. When studying the formation of bacteria in nature, we can find out the following important reasons: In the past year, the amount of fatty acids formed in the liquid culture of Escherichia coli was higher than that in the liquid culture. This year, the importance of fatty acids in the use of bacteria other than Escherichia coli was discussed. Coliform bacteria are added to the culture medium to inhibit fatty acid synthesis, liquid culture medium to produce, solid culture medium to form, etc. The number of bacteria and fatty acids added to the diet increased by 8 times. The importance of the formation of fatty acids in bacteria remains high, and the formation of fatty acids in nature is extremely low due to a lack of fatty acids. The results of this study were published in Microbiology Journal and selected by Editor's choice. The main cause of the disease is the lack of ability to form a Viable but non-culturable (VBNC) state, the lack of physiological activity, the lack of exposure to Escherichia coli, and the lack of physiological activity. cAMP is required for VBNC transformation in E. coli, and RNA-Seq is required for cAMP deficiency in wild strains. To obtain RNA-Seq information, cAMP control, candidate gene loss, high generation, VBNC, direct control, molecular gene loss, and resolution. The same RNA-Seq sequence was used in Cell Systems journal.