古細菌ゲノムの情報学的解析を基盤としたtRNA遺伝子の起源と進化の探求

基于古菌基因组信息学分析探索 tRNA 基因的起源和进化

• 批准号: 09J00524
• 负责人: 菅原 潤一
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J00524/
• 关键词: tRNA; 古細菌; ゲノムインフォマティクス; 分子進化; イントロン; トランスースプライシング; トランス-スプライシング

近年、イントロンを介在するtRNAや、tRNAの右半分と左半分が二つのゲノム領域に分かれてコードされるtRNAなど(Split tRNA)、ゲノム上で断片化されたtRNA遺伝子が相次いで発見された。タンパク質合成系の中心をなすtRNAの起源や進化を解明する上で、この断片化の経緯や進化的な位置づけを明らかにすることに注目が集まっている。本研究では、海洋研究開発機構(JAMSTEC)との共同により、ある一種の古細菌集団が占有する環境中から採取・決定されたメタゲノム配列を、独自に開発したtRNA遺伝子予測ソフトウェアであるSPLITSにより解析した。この結果、新規tRNA遺伝子を多数発見したのみならず、ある一種の古細菌集団の個体間において特定のtRNA遺伝子にイントロン介在数の違いなどの異質性があることを明らかにした。さらに、これらの異質性が、外来DNAによる部位特異的組換え等により生じた可能性を示した。本成果は、tRNA遺伝子の分断化がなぜ、どのように起こるのかという問いに対する一つのモデルを示し、tRNA遺伝子進化の理解に新たな知見を加えるものである。

近年来，在基因组中碎裂的TRNA基因接一个地发现了一个接一个地，例如内含子介导的TRNA和TRNA，其中TRNA的右侧和左半部分被分为两个基因组区域（分裂TRNA）。在阐明构成蛋白质合成系统中心部分的tRNA的起源和演变时，注意力集中在阐明这种碎片的历史和进化位置。在这项研究中，使用拆分分析了与日本海洋研究与发展机构（JAMSTEC）（JAMSTEC）合作，从某种类型的古细菌种群中收集和确定的宏基因组序列（一种独特开发的TRNA基因预测软件）分析了。结果，我们不仅发现了许多新型的tRNA基因，而且还揭示了某个古细菌种群中个体之间存在异质性，例如内含子介导的特定TRNA基因的差异。此外，结果表明，这些异质性可能是由特定于位点特异性重组与外国DNA等引起的。这一发现为为什么以及如何发生tRNA基因片段化的问题提供了一个模型，并为理解tRNA基因演化而添加了新的见解。

项目成果

メタゲノム情報に基づくアーキアtRNA遺伝子における分断化過程の解析

基于宏基因组信息分析古菌tRNA基因片段化过程

• 发表时间: 2010
• 作者: 菅原潤一;藤島皓介;布浦拓郎;高木善弘;高見英人;高井研;冨田勝;金井昭夫
• 通讯作者: 金井昭夫

Large-scale tRNA intron transposition in the archaeal order Thermoprot eales represents a novel mechanism of intron gain. Molecular Biology and Evolution

Thermoprot ales 古菌中的大规模 tRNA 内含子转座代表了一种新的内含子增益机制。

• 发表时间: 2010
• 期刊: Molecular Biology and Evolution
• 影响因子: 10.7
• 作者: Takuya Matsumoto;Kiyotaka Takishita;Tomoko Chikuni;Fumihiko Shinozaki;Marianne A.Minge;Kamran Shalchian-Tabrizi;Masanobu Kawachi;Tetsuo Hashimoto;Yuji Inagaki;藤島皓介
• 通讯作者: 藤島皓介

Permuted tRNA Genes in the Nuclear and Nucleomorph Genomes of Photosynthetic Eukaryotes

• DOI: 10.1093/molbev/msp313
• 发表时间: 2010-05-01
• 期刊: MOLECULAR BIOLOGY AND EVOLUTION
• 影响因子: 10.7
• 作者: Maruyama, Shinichiro;Sugahara, Junichi;Nozaki, Hisayoshi
• 通讯作者: Nozaki, Hisayoshi

Disrupted tRNA Gene Diversity and Possible Evolutionary Scenarios

• DOI: 10.1007/s00239-009-9294-6
• 发表时间: 2009-11-01
• 期刊: JOURNAL OF MOLECULAR EVOLUTION
• 影响因子: 3.9
• 作者: Sugahara, Junichi;Fujishima, Kosuke;Kanai, Akio
• 通讯作者: Kanai, Akio

Bioinformatics on split and intron-containing tRNA gene in Archaea

古细菌分裂和含内含子 tRNA 基因的生物信息学

• 发表时间: 2009
• 作者: Takuya Matsumoto;Kiyotaka Takishita;Tomoko Chikuni;Fumihiko Shinozaki;Marianne A.Minge;Kamran Shalchian-Tabrizi;Masanobu Kawachi;Tetsuo Hashimoto;Yuji Inagaki;藤島皓介;布浦拓郎;阿部貴志;菅原潤一;丸山真一朗;菅原潤一;菅原潤一;菅原潤一;菅原潤一
• 通讯作者: 菅原潤一