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: 15013214
• 负责人: 園池 公毅
• 金额: $ 3.58万
• 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: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15013214/
• 关键词: シアノバクテリア; ゲノム; 遺伝子機能解析; クロロフィル蛍光; 光合成; 代謝; パルス変調; トランスポゾン

我々は、シアノバクテリアにおいては、蛍光の時間変化を解析することにより、さまざまな遺伝子破壊株の表現型を解析することが可能であることを見出し、さらには、蛍光の強度変化を2次元画像として扱うことによって、一度に数多くの変異株を大量解析することを可能とした。しかも、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。本研究では、この新たに開発された方法を用いて、シアノバクテリアのゲノムがコードする約3,200の遺伝子のすべての破壊株の表現型を網羅的に解析することによって、シアノバクテリアのゲノム機能を明らかにすることを目的とする。また、クロロフィル蛍光の測定によりゲノムワイドに遺伝子の、いわば機能的クラースタリングを行い、遺伝子機能予測システムを構築する平成13年度までにランダムなトランスポゾン変異株を用いてゲノムの約1割の解析を行ったが、この方法では、表現型を観察できる変期株の割合が極めて低かった。そこで、平成15年度は、クローン化されたトランスポゾン導入破壊コンストラクトを用いて変異体の作成を行なった。その結果、蛍光による表現型の変化が認められた変異株の割合は4割を超え、この方法が極めて有効であることがわかった。今後は、ゲノム全体を対象に、この方法を適用することにより、遺伝子の機能的クラスタリングを行なう予定である。

在蓝细菌中，我们发现可以通过分析荧光随时间的变化来分析各种基因破坏菌株的表型，并且我们还以二维图像的形式分析荧光强度的变化。一次对许多突变株进行质量分析。此外，在蓝藻中，不仅光合作用相关基因的突变，而且几乎所有代谢基因的突变都可以通过叶绿素（一种光合色素）荧光的变化来检测。在这项研究中，我们将利用这种新开发的方法来全面分析蓝藻基因组编码的约3200个基因的所有被破坏菌株的表型，从而阐明蓝藻的基因组功能。此外，我们通过测量叶绿素荧光对基因组范围内的基因进行功能聚类，并在 2001 年使用随机转座子突变体分析了大约 10% 的基因组，当时我们构建了基因功能预测系统。能够观察到表型的转移菌株极低。因此，2003 年，我们使用克隆的转座子引入/破坏构建体创建了突变体。结果，超过40%的突变菌株因荧光而表现出表型变化，表明该方法极其有效。未来，我们计划通过将该方法应用于整个基因组来进行基因的功能聚类。

项目成果

Hihara, Y., Sonoike.K., Kanehisa, M., Ikeuchi.M.: "DNA microarray analysis of redox responsive genes in the genome of the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803"J.Bacteriology. 185. 1719-1725 (2003)

Hihara, Y.、Sonoike.K.、Kanehisa, M.、Ikeuchi.M.：“蓝藻集胞藻 PCC 6803 基因组中氧化还原反应基因的 DNA 微阵列分析”J.Bacteriology。