遺伝暗号の進化と大気中酸素増大の関係の解明

阐明遗传密码的进化与大气氧气增加之间的关系

基本信息

批准号：
22KJ0592
负责人：
増田直旺
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

项目摘要

本研究では、低酸素極限環境に生息する地下微生物に着目し、遺伝暗号が大気酸素濃度変動の影響を受けて変化した可能性を検討する。地下微生物の一部は、通常の標準遺伝暗号とは異なる変則遺伝暗号を用いて翻訳を行っている可能性があるため、各地下微生物が用いている遺伝暗号をそれぞれ推定する。地下微生物の遺伝暗号の推定のためには、地下微生物を対象としたメタプロテオーム解析のデータが非常に重要である。そこで本年度は、より精度・クオリティの高い新しいメタゲノムデータを用いて、以前のメタプロテオーム解析の生データの再解析を行った。その結果、より多くのペプチドおよびタンパク質のアミノ酸配列を決定することに成功し、以前は同定できなかった微生物種のデータも新たに追加できた。これにより、地下微生物の遺伝暗号を推定するためのより信頼性の高いメタプロテオームデータを得られた。また、今回再解析に用いたソフトウェアでは、de novo解析も可能であり、発現ペプチドのアミノ酸配列とメタゲノムデータから導かれるタンパク質のアミノ酸配列とを直接比較して、変則遺伝暗号を探索できるようになった。さらに、以前には汚染による混入だと考えられた興味深い微生物種も、現場での代謝を確認でき、地下深部生態系の中で重要な役割を果たしていることが示唆された。地下微生物の遺伝暗号の推定に関しては、昨年度に検討した複数のアプローチの解析を発展させ、標準遺伝暗号からのずれを統計的に検出する手法を開発した。また、コドンの使用頻度の解析、ハウスキーピング遺伝子におけるアミノ酸配列長の比較などの解析も新たに加えた。今後は、これら複数のアプローチによる推測結果を統合的に解釈し、地下微生物の遺伝暗号の解明を目指す。

这项研究的重点是生活在缺氧极端环境中的地下微生物，并检查了由于大气氧浓度波动的影响而导致遗传代码发生了变化的可能性。由于可以使用与标准遗传密码不同的肛门遗传密码来翻译某些地下微生物，因此估计每种地下微生物使用的每种遗传代码。为了估计地下微生物的遗传密码，针对地下微生物的元蛋白质组学分析的数据非常重要。因此，今年，我们使用具有更高准确性和质量的新元基因组数据来重新分析以前的元基因组分析的原始数据。结果，我们能够成功地确定更多肽和蛋白质的氨基酸序列，以及可以添加有关以前未鉴定的微生物物种的新数据。这提供了更可靠的元蛋白质组学数据，用于估计地下微生物的遗传密码。此外，这次用于重新分析的软件还允许从头分析，可以通过将表达肽的氨基酸序列与源自元组数据得出的蛋白质的氨基酸序列进行比较，从而搜索不规则的遗传密码。此外，以前认为被污染污染的有趣的微生物物种也可以证实该领域的代谢，这表明它们在深层地下生态系统中起着重要作用。关于地下微生物的遗传代码的估计，我们通过开发一种统计检测到与标准遗传代码的偏差的方法，开发了一种方法来统计地检测到与标准遗传代码的偏差。此外，已经添加了诸如分析密码子使用频率以及比较管家基因的氨基酸序列长度之类的新分析。将来，我们旨在通过整合这些多种方法的推测结果来揭示地下微生物的遗传代码。