シアノバクテリア遺伝子のゲノムワイドな機能クラスタリング

蓝藻基因的全基因组功能聚类

• 批准号: 16013212
• 负责人: 園池 公毅
• 金额: $ 2.82万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16013212/
• 关键词: シアノバクテリア; 遺伝子機能解析; ゲノム; 光合成; クロロフィル蛍光; トランスポゾン; Synechocystis; 表現型

現在までに数多くの生物において、全ゲノムのシークエンスが完了し、その網羅的解析が進行中である。光合成のモデル生物として非常に重要な位置をしめるSynechocystisにおいても、かずさDNA研究所によってその全ゲノムのシークエンスが完了し、ゲノムがコードする遺伝子の数はおよそ3,200と見積もられている。ところが、これらの遺伝子の機能解析は、残念ながら網羅的とはとうてい言えない状況である。本研究では、クロロフィル蛍光の2次元画像の時間変化を用いて、シアノバクテリアにおいては、光合成関連遺伝子だけではなく、ほとんどすべての代謝系の遺伝子の変異を、光合成色素であるクロロフィルの蛍光の変化としてとらえうることを見いだした。そして、この新たに開発された方法を用いて、以下の結果を得た。当初、ランダムな遺伝子変異によるスクリーニングを進めたが、その場合、蛍光によって表現型を解析できる変異株の数は、対象とした遺伝子の約2%にしかならないことが明らかとなった。そこで、トランスポゾンにより遺伝子が破壊されたコンストラクトをクローン化し、破壊された遺伝子の配列を決定したもの67株について、改めて蛍光による表現型解析を行なった。その結果、40株で蛍光の表現型が野生株と異なり、本方法によって表現型の解析が可能な遺伝子は約5割に達する可能性が示された。蛍光の表現型が野生型と異なった変異株には、光化学系IIの遺伝子、サイクリック電子伝達に関与すると言われている遺伝子、シグマ因子などさまざまな遺伝子があり、蛍光による遺伝子クラスタリングによって、遺伝子の機能解析を進めることができる可能性が示された。

迄今为止，许多生物体的整个基因组已被测序，综合分析正在进行中。作为光合作用模式生物，集胞藻的整个基因组已被 Kazusa DNA 研究所测序，该基因组编码的基因数量估计约为 3,200 个。然而，不幸的是，这些基因的功能分析还远远不够全面。在这项研究中，我们利用叶绿素荧光二维图像的时间变化来检测蓝藻中与光合作用相关的基因以及几乎所有代谢基因的突变，作为叶绿素（一种光合色素）荧光的变化，我发现了这一点。我能做到。使用这种新开发的方法，我们获得了以下结果。最初，他们使用随机基因突变进行筛选，但很明显，在这种情况下，可以通过荧光分析表型的突变菌株数量仅为目标基因的约 2%。因此，我们克隆了基因被转座子破坏的构建体，确定了被破坏基因的序列，并对 67 个菌株进行了新的荧光表型分析。结果，40株菌株的荧光表型与野生菌株不同，表明该方法可以对大约50%的基因进行表型分析。具有与野生型不同的荧光表型的突变株含有多种基因，包括光系统II的基因、据称参与循环电子传输的基因以及西格玛因子，这证明了推进功能分析的可能性。

项目成果

A cyanobacterial gene encoding an ortholog of Pirin is induced under stress conditions

• DOI: 10.1016/j.febslet.2004.06.102
• 发表时间: 2004-09-10
• 期刊: FEBS LETTERS
• 影响因子: 3.5
• 作者: Hihara, Y;Muramatsu, M;Sonoike, K
• 通讯作者: Sonoike, K