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，在许多生物体中已经完成了整个基因组序列，目前正在进行对它们的全面分析。即使在Synechocystis（作为光合作用的模型生物体）中，这是一个非常重要的位置，Kazusa DNA研究所也完成了整个基因组的测序，并且基因组编码的基因数量约为3,000。此外，可以通过使用DNA微阵列来对基因表达进行全面分析。不幸的是，对这些基因的功能分析并不完全全面。我们发现，在几乎所有代谢基因的蓝细菌突变中，不仅是与光合作用相关的基因，都可以看作是光合作用染料叶绿素的荧光变化。这项研究旨在建立这种新开发的蓝细菌方法，并使用它来阐明蓝细菌的基因组功能，通过全基因组对大约3,000个由蓝细菌基因组编码的约3,000个基因的破坏性菌株的分析。自从2000年之前建立了基本方法以来，我们实际上已经开始了2001年的全基因组分析。目前使用转座子使用随机基因破坏菌株正在进行详尽的分析。在此阶段，创建了176个突变体并分析了116个ORF，并获得了12个荧光突变体。发现这些荧光突变体在七个ORF中包含突变，可以分为六类。由此，我们认为，一旦整个基因组分析完成，将获得数百个荧光突变体，并且最多可以将数十个ORF分为许多类别。

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。