シミュレーションと進化実験による宿主と寄生体の競争・共存のフェーズ遷移の理解

通过模拟和进化实验了解宿主-寄生虫竞争和共存的相变

基本信息

批准号：
20J21802
负责人：
上浦六十
金额：
$ 1.6万
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：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度までに、Translation-coupled RNA Replication System（TcRRシステム）の継代実験を模倣したシミュレーションモデルを構築し、これを用いて複数のHostおよびParasiteが共存するために満たされるべき、RNA間相互作用の条件を明らかにした。本年度では、このシミュレーションモデルを改良し、RNAの進化を考慮したシミュレーションモデルを構築した。単独のHostからシミュレーションを開始したところ、構築されたネットワークのほとんどすべてが前年度に明らかにしたRNA間相互作用の条件に収まっていた。以上の内容を、実際にTcRRシステムの進化実験で得られたRNAの配列および生理活性を解析することで、実験的にも正しいことを確かめた。まず、過去に行われたTcRRシステムの進化実験で得られたRNA配列を解析すると、ある段階でHostが2系統に分かれ、これらが維持される期間が存在することがわかった。さらにこの期間において、単独のParasiteが特に高濃度で維持されていたことがわかった。次に、これら2種類のHostと1種類のParasiteが、シミュレーションで確かめられたRNAの共存において満たされるべき条件範囲に収まっていたかを明らかにした。具体的には、配列情報をもとに、in vitroでHostとParasiteを再構成し、これらを混合して複製効率を測定した。すると、一方のHostのみが顕著にParasite耐性を持ち、Parasite耐性を持たないHostが相対的に複製されやすいという、シミュレーションで明らかにされた共存条件が満たされていた。

到上一年，建立了一个模仿翻译耦合的RNA复制系统（TCRR系统）的替代实验的模拟模型，并应对这种情况满意多个宿主和寄生虫。在这个财政年度，改进了该模拟模型，并考虑了RNA的演变，建立了模拟模型。在单个主机的模拟后，几乎所有构建网络都在解释RNA，这在上一个财政年度揭示了。通过分析TCRR系统的进化实验的RNA的阵列和生理活性来分析上述内容，该实验已得到证实。首先，分析过去从TCRR系统的进化实验获得的RNA序列，发现在某个阶段将宿主分为两个系统，并且有一段时间维持这些系统。此外，在此期间，发现单个寄生虫的浓度特别高。接下来，我们澄清说，这两个宿主和一种寄生虫在通过模拟证实的RNA共存中得到满足。具体而言，根据阵列信息，宿主和寄生虫是由体外重建的，并且混合了这些重复效率。然后，模拟显示出仅宿主具有显着的寄生虫抗性的共存条件，并且没有寄生虫抗性的宿主相对重复。