ゲノム変異によらない環境適応とそれを安定かつ長期的に記憶する機構

不依赖基因组变异的环境适应机制和稳定的长期记忆

基本信息

批准号：
26650138
负责人：
鈴木真吾
金额：
$ 2.5万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

生物システムは一般に、環境の変化に応じて表現型と遺伝子型を柔軟に変化させ、その環境に適応することが可能である。代表者らの先行研究により、ストレス環境下における耐性株の出現は、突然変異と選択からなる一般的な進化機構に加え、ゲノム変異を伴わない環境適応とその表現型を安定かつ長期的に記憶する機構が寄与していることが示唆されている。本課題では、抗菌薬の一種である細胞壁合成阻害剤に対する耐性能獲得をモデルとし、記憶機構を担う遺伝子群の同定およびその分子機構の解明を目指した。ゲノムDNA立体構造の変化およびそれが保持されることによって適応能が安定かつ長期的に記憶されているという仮説のもと、昨年度は、ゲノムDNAの立体構造を制御するNAPs（Nucleoid Associated Proteins）遺伝子群破壊株の作製およびその進化実験により、記憶機構に関与すると考えられる複数のNAPs遺伝子の同定に成功した。また、細胞壁合成阻害剤に対する耐性能の獲得には、点変異や小規模な欠損および挿入変異の他に大規模なゲノム重複も大きく寄与することを明らかにした。そこで本年度は、同定されたNAPs遺伝子群のさらなる解析を目指し、より詳細な進化実験を執り行ったところ、lrp、ihfA破壊株の耐性能獲得は顕著に抑制されることが判明した。また、大規模なゲノム重複に関与するとされているリコンビナーゼ遺伝子recA破壊株の進化実験およびゲノム変異解析を行ったところ、細胞壁合成阻害剤に対する耐性能の獲得過程においてゲノム重複が抑制され、少数の変異のみにて耐性化がなされていることが判明した。しかしながら、同定された変異を親株のゲノムに導入しても耐性能が付与されない場合が多々あり、ゲノム変異を伴わない環境適応および記憶機構の存在がより強く示唆された。

生物系统通常会根据环境变化改变表达类型和遗传类型并适应环境。根据代表的前研究，在压力环境中，抗性份额的出现具有稳定且长期的记忆，对没有基因组突变的环境适应性及其表达类型，除了由突变和选择组成的一般进化机制外。建议贡献的机制。在此任务中，我们建立了对细胞壁合成的耐药性的建模，该抗生素是一种抗生素，旨在识别负责记忆的基因组并阐明分子机制。基于以下假设：基因组DNA三维结构的变化是稳定的，并且可以通过保持适应能力来记忆，去年，午睡（NAPS相关蛋白）基因控制了基因组DNA的固体结构。在集群菌株的生产和进化实验中，我们成功地识别了多个小NAP基因，这被认为与记忆机制有关。此外，除了评分，小缺陷和插入变体外，对细胞壁合成抑制剂的抗药性还显着导致了大型基因组重复。在这个财政年度，进行了一个更详细的进化实验，旨在进一步分析已确定的小NAP基因组，发现获得LRP和IHFA破坏份额的抵抗力得到了极大抑制。此外，当被认为与大规模基因组重复相关的重组酶基因的进化实验和基因组突变体分析时，在获得对细胞壁合成抑制剂的抗性和少数变异的过程中被抑制。事实证明，它仅耐受。但是，在许多情况下，即使将发现的突变引入了父母的基因组，也没有授予抗性，并且没有基因组突变的环境适应性，并且更建议了记忆机制的存在。

项目成果

期刊论文数量（11）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

バクテリアの抗生物質耐性を予測する新手法を開発

开发预测细菌抗生素耐药性的新方法

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

大腸菌の実験進化による適応進化ダイナミクスの解析

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DOI：
发表时间：
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影响因子：
0
作者：
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通讯作者：
古澤力

Prediction of antibiotic resistance by transcritpome and genomics analyses

通过转录组和基因组学分析预测抗生素耐药性

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
鈴木真吾;堀之内貴明;古澤力
通讯作者：
古澤力

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DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
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通讯作者：
鈴木真吾

Suppression of antibiotic resistance acquisition by combined use of antibiotics

通过抗生素联合使用抑制抗生素耐药性的获得

DOI：
10.1016/j.jbiosc.2015.02.003
发表时间：
2015
期刊：
Jour. Biosci. Bioeng
影响因子：
0
作者：
S. Suzuki;T. Horinouchi;C. Furusawa
通讯作者：
C. Furusawa

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