シアノバクテリアがコードする遺伝子産物機能の網羅的解析

蓝藻编码基因产物功能综合分析

• 批准号: 13206012
• 负责人: 園池 公毅
• 金额: $ 3.52万
• 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 (C)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13206012/
• 关键词: シアノバクテリア; ゲノム; 遺伝子機能解析; 光合成; クロロフィル; 蛍光; 光化学系II; トランスポゾン

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3,000と見積もられている。また、遺伝子の発現に関してもDNAマイクロアレイの利用によって網羅的な解析が可能となっている。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。我々は、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。本研究では、この新たに開発された方法をシアノバクテリアにおいて確立し、これを用いて、シアノバクテリアのゲノムがコードする約3,000の遺伝子のすべての破壊株の表現型をゲノムワイド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。平成12年度までに基本的な方法を確立したことから、平成13年度からは、実際にゲノムワイドな解析に着手した。トランスポゾンを用いたランダムな遺伝子破壊株を用いて網羅的な解析が進行中である。全ゲノム遺伝子の約2%にあたるコスミドを解析した現段階で116個のORFを対象に176個の変異体を作成・解析し、12個の蛍光変異体を取得した。これらの蛍光変異体は、7つのORFに変異が入っており、6つのクラスに分類できることがわかった。このことから、全ゲノムの解析が終了すれば、数百個の蛍光変異体が得られ、おそらく、最低限数十のORFが多数のクラスに分類できるのではないかと考えている。

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 3,000 个。此外，现在可以通过使用 DNA 微阵列对基因表达进行全面分析。然而，不幸的是，这些基因的功能分析还远远不够全面。我们发现，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，我们在蓝藻中建立了这种新开发的方法，并用它对蓝藻基因组编码的约 3,000 个基因的所有破坏菌株的表型进行了全基因组分析，目的是阐明蓝藻的基因组功能。 2000 年建立了基本方法，实际的全基因组分析于 2001 年开始。正在进行使用转座子随机基因破坏菌株的综合分析。在目前分析粘粒（约占所有基因组基因的2%）的阶段，我们已经创建并分析了针对116个ORF的176个突变体，并获得了12个荧光突变体。结果发现，这些荧光突变体含有七个ORF的突变，可分为六类。基于此，我们相信，一旦对整个基因组进行分析，我们将能够获得数百个荧光变异体，并可能将至少几十个ORF分为多个类别。

项目成果

Aiba, H. et al.: "Analysis of a cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803 genome"PS200l Proceedings. S41-010. (2001)

Aiba, H. 等人：“蓝藻集胞藻属 PCC 6803 基因组的分析”PS2001 论文集。

Kudoh, H., Sonoike, K.: "Development of chlorophyll bleaching in cucumber leaves"PS2001 Proceedings. S8-022. (2001)

Kudoh, H., Sonoike, K.：“黄瓜叶叶绿素漂白的进展”PS2001 论文集。

Sonoike, K., Kudoh, H.: "Photoinhibition of photosystem I"PS2001 Proceedings. S8-002. (2001)

Sonoike, K., Kudoh, H.：“光系统 I 的光抑制”PS2001 论文集。

Sonoike, K., Hihara, Y., Ikeuchi, M.: "Physiological Significance of the Regulation of Photosystem Stoichiometry"Plant Cell Physiology. 42(4). 379-384 (2001)

Sonoike, K.、Hihara, Y.、Ikeuchi, M.：“光系统化学计量调节的生理意义”植物细胞生理学。

Sonoike, K., Hihara, Y.: "Regulation of Photosynthesis : Chapter 29"Kluwer Academic Publishers. 25 (2001)

Sonoike, K.、Hihara, Y.：“光合作用的调节：第 29 章”Kluwer 学术出版社。