細胞内全遺伝子発現の網羅的1分子解析

所有细胞内基因表达的综合单分子分析

基本信息

批准号：
10J01005
负责人：
谷口雄一
金额：
$ 1.22万
依托单位：
The Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

ゲノムが等しい細胞集団における個々の細胞の状態性を探る手段として、細胞内のトランスクリプトーム(全mRNA)、プロテオーム(全タンパク質)の発現量を定量化する技術が近年注目を集めている。研究代表者は昨年、単一の生きた細胞におけるトランスクリプトームとプロテオームの発現量を、1分子レベルの超高感度で、網羅的に定量化する技術を開発することに、世界で初めて成功した(Taniguchi et al.,Science,2010)。当該年度では、開発技術を用いて、大腸菌のパーシスター現象のメカニズムを検証した。抗生物質を細菌群に投与した時、ごくわずかな割合(1,000～1,000,000個のうち1個)で、長時間置いても生存し続ける菌個体が存在する。この生き残りの細胞がパーシスターである。これらの菌個体は、通常個体とゲノムが等しいことが示されており、何らかの表現型の違いが影響していると考えられているがが、そのメカニズムは明らかとなっていない。本研究では、このパーシスターに対して1分子・1細胞レベルでのプロテオーム解析を行うことにより、パーシスター表現型形成のメカニズムを明らかにすることを目指した。これを実現するために研究代表者は、パーシスターに対して1分子顕微鏡観察を適用するためのマイクロ流体チップを開発した。このマイクロチップは、(1)1,000個以上の大腸菌を一層に並べて培養でき、(2)パーシスターを発生させるための培地交換を行うための機構を備えており、(3)複数のライブラリに対して並列に培養を行えるという特性を持っている。このため、パーシスター形成過程における複数の遺伝子発現を、同時に1分子レベルで観測することが可能となる。開発したマイクロ流体チップを用いて、現在、約50種類の遺伝子に対しての解析を終了した。今後はさらに約1,000種類の遺伝子に対して解析を進めていく予定である。解析データは近日公開される予定である。

近年来，量化细胞内转录组（总 mRNA）和蛋白质组（总蛋白质）表达水平的技术作为研究具有相同基因组的细胞群中单个细胞状态的手段而引起了人们的关注。去年，首席研究员在世界上首次成功开发出在单分子水平上以超高灵敏度全面定量单个活细胞中转录组和蛋白质组表达水平的技术（Taniguchi等人，2017）。 .，科学，2010）。在本财年，我们利用开发的技术验证了大肠杆菌中持久现象的机制。当对一组细菌使用抗生素时，只有极少数（千分之一到百万分之一）细菌能够长期存活。这些幸存的细胞是持久细胞。研究表明，这些细菌个体与正常个体具有相同的基因组，人们认为某种表型差异是造成这种现象的原因，但其机制尚不清楚。在本研究中，我们旨在通过在单分子和单细胞水平上对这种持久性进行蛋白质组分析来阐明持久性表型形成的机制。为了实现这一目标，主要研究人员开发了一种微流控芯片，将单分子显微镜应用于持久性。该微芯片具有以下特点：(1)单层可培养1000多个大肠杆菌；(2)具有交换培养基以产生持久菌的机制；(3)可支持多个文库。并行培养。这使得在单分子水平上同时观察持久性形成过程中多个基因的表达成为可能。利用开发的微流控芯片，我们目前已经完成了约50种基因的分析。未来，我们计划继续分析大约1000种以上的基因。分析数据即将发布。