Discover and verify principles of coevolution using laboratory evolution accelerated by transposons

利用转座子加速的实验室进化发现并验证共同进化的原理

• 批准号: 22KJ0578
• 负责人: 金井 雄樹
• 金额: $ 1.41万
• 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: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0578/
• 关键词: 大腸菌; ゲノム縮小; 挿入配列; トランスポゾン; 進化実験; 共生; オペロン; ランダム行列

近年の比較ゲノミクス研究から、内部共生菌や互いに栄養共生する海中のプランクトンなどは共生を伴う進化の過程で遺伝子を多数失うことがわかっている。そして、とくに内部共生菌では、しばしば挿入配列と呼ばれる転移因子の増幅にとともにゲノム縮小が進むことが知られている。自然界の進化の過程は様々な要因が絡まっていて何が原因で進化減少が見られたかを理解するのが難しく、そこから共生の法則を発見するのは難しい。一方で、実験室でこうした進化を観測するには進化は一般に遅すぎる。内部共生や微生物間の共生に伴うゲノム縮小とそれを伴う共生関係の強化の過程を実験室で再現するために、転移因子を欠いた大腸菌株に転移因子を１コピー導入し、それを人為的に増幅させようとしている。大腸菌の転移因子が数十コピーにまでは増やすことには、前年度までに成功していた。この成功を受けて、本年度はただ増幅するのではなく、今年度は転移因子の内部に様々なしかけを加えた上で、転移因子のコピー数を数ヶ月で数百コピーにまで増幅させることを試みた。しかし、想定外なことに、しかけを加えたことが原因で転移因子の転移活性が阻害されてしまった。また、導入したしかけ自体も現時点では作動しておらず、その原因も究明中である。前年度で転移因子の活性が原核生物の遺伝子発現制御機構の基礎にあるオペロン構造の進化にかかわっているとする仮説を提唱した。その結果を受けて、挿入配列と呼ばれる原核生物で普遍的に見られる転移因子を個体と見立て、その進化と生態について関する総説を執筆している。

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项目成果

オペロン構造を基本とする遺伝子発現制御機構の起源に関するIDE 仮説の実証実験

基于操纵子结构的基因表达调控机制起源IDE假说论证实验

• 发表时间: 2022
• 作者: 金井雄樹; 津留三良; 古澤力
• 通讯作者: 古澤力

Does Genome Reduction Accelerate Evolution of Endosymbiosis?

基因组减少是否加速内共生的进化？

• 发表时间: 2022
• 作者: Yuki Kanai;Chikara Furusawa
• 通讯作者: Chikara Furusawa

挿入配列活性によるオペロン構造形成の実証実験

插入序列活性形成操纵子结构的验证实验

• 发表时间: 2023
• 作者: 金井雄樹;津留三良;古澤力
• 通讯作者: 古澤力

Emergence of prokaryotic operon structure by insertion sequence activity: an experimental demonstration

通过插入序列活性出现原核操纵子结构：实验演示

• 发表时间: 2022
• 作者: Yuki Kanai; Saburo Tsuru; Chikara Furusawa
• 通讯作者: Chikara Furusawa