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表現型のばらつきを利用した環境適応機構の解明

利用表型变异阐明环境适应机制

基本信息

批准号：
18J01280
负责人：
高野壮太朗
金额：
$ 2.58万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

近年の１細胞解析技術の進展により、同じ遺伝情報を持つ細菌集団においても、個々の細胞が示す機能や特性に大きな違いが生まれることが明らかとなり、こうした表現型のばらつきが細菌の環境適応に重要な役割を果たすことが明らかとなっている。一方で、遺伝的変異に依らない性質の違いが生み出されるプロセスや、それらがどの程度の期間安定的に保持されうるのかについては今なお理解が不足している。私は、細菌1細胞ごとの生理状態のばらつきを長期間にわたって観察可能な計測システムを構築し、表現型ばらつきの発展プロセスの理解を目指してきた。特に本研究では、飢餓状態におかれた大腸菌クローン細菌集団をモデルとし、富栄養環境への移行に伴い速やかに再増殖を開始する一部の小集団の出現プロセスの解明を進めてきた。採用第三年度目では、細胞ごとの成長特性の違いが世代や時間を越えて安定して受け継がれているのか、細胞ごとの成長速度のばらつき増大にどのような生化学反応プロセスが関わっているのかの二点の解明に取り組んできた。初めに、細胞ごとの成長特性が飢餓条件下でどれだけ安定して保持されるかを調べたところ、同一祖先細胞から派生した細胞間であっても、世代を経るごとに異なる成長特性を示す傾向にあることが明らかとなった。また、同一の細胞であっても数日間に及ぶ長期間のタイムスパンで見た場合には、飢餓環境中での成長速度は大きく変化しやすい傾向にあることも明らかとなった。続いて、成長速度のばらつきと関わりのある生体反応として、細胞内貯蔵物質を分解する代謝経路に着目し、それらの一部を欠損させた大腸菌を使って個々の細胞の成長速度を解析したところ、代謝経路の一部を欠損させると、成長速度におけるばらつきが極めて小さくなることが明らかとなり、成長特性におけるばらつきと関わりのある生理機能についても明らかにすることができた。

In recent years, 1-cell analytical technology has been developed, and the same technology has been used to demonstrate the characteristics of bacteria, bacteria and bacteria in recent years. On the one hand, the customers in the market are in accordance with the health care system. They are responsible for maintaining the stability of the hospital during the period of health care. Currently, they do not understand enough information. It is possible to monitor the physiological status of individuals and bacteria over a long period of time, and it is possible to monitor the performance of private and microorganisms. In this study, a small collection of microorganisms has been found in a small collection of bacteria, such as large bacteria, high-grade bacteria, rich environmental conditions, rapid colonization and re-colonization. In the third year, the growth characteristics of cell cycle and cell cycle are used to determine the stability of the generation, the growth rate of cell cycle, the growth rate of cell temperature, the rate of cell growth, and the rate of cell growth. Under the condition of the growth characteristics of primary and cell cultures, the growth characteristics of primary and cell cultures indicate that the growth characteristics of the cells of the same ancestor, the derived cells of the same ancestral cell, and the growth characteristics of the cells of the same ancestral cell show that the growth characteristics of the cell cycle show that the growth characteristics of the cell cycle show that the growth characteristics of the cell cycle show that the growth characteristics of the cell cycle are sensitive to the growth characteristics of the cell cycle. In the past few days and over a long period of time, the growth rate of economic growth in the environment has increased rapidly in the environment, and the economy has increased rapidly in the environment over several days and over a long period of time. The growth rate, growth rate and growth rate. In terms of growth rate, the growth rate is very high, and the growth characteristics are very sensitive to the growth rate. The physiological mechanism can improve the performance of the physiological mechanism.