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。

生物系统通常能够响应其环境变化并适应该环境，从而在表型和基因型上的灵活变化。我们代表的先前研究表明，压力环境中抗性菌株的出现有助于一般的进化机制，包括突变和选择，以及没有基因组突变的环境适应机制，以及其表型的稳定和长期记忆。该受试者是根据对细胞壁合成抑制剂（一种抗生素类型的耐药性）进行建模的，旨在鉴定负责记忆机制的基因并阐明分子机制。基于以下假设：由于基因组DNA构象和保留的变化，自适应能力是稳定的和长期记忆的，去年，我们成功地鉴定了多个NAPS基因，这些基因被认为是通过创建NAPS（核苷相关蛋白）基因组扰动的基因构型链球来控制的，这些基因群体破坏了，从而控制了Genomic DNA构型和他们的传染性实验。此外，我们透露，除了点突变，小规模缺陷和插入突变外，大规模的基因组重叠还有助于获得对细胞壁合成抑制剂的抗性。因此，今年，我们进行了更详细的进化实验，目的是进一步分析已鉴定的小NAP基因组，并发现对LRP和IHFA抗性的耐药性的获取受到了极大的抑制。此外，重点酶基因基因RECA破坏菌株的进化实验和基因组突变分析，据说与大规模的基因组重叠有关，表明基因组在获得对细胞壁合成抑制剂的抵抗过程中被抑制了基因组重叠，并且仅通过少量突变就可以实现抵抗力。但是，在许多情况下，将发现的突变引入了父菌株的基因组中，并且没有赋予抗性，这表明存在环境适应和记忆机制而没有基因组突变。

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：
2015
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影响因子：
0
作者：
鈴木真吾;古澤力
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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使用全自动实验进化系统创建多重耐药细菌并分析进化过程

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
S. Suzuki;T. Horinouchi;C. Furusawa;鈴木真吾;鈴木真吾
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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