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。

作为探索具有相等基因组细胞群体中个体细胞状态的一种手段，用于量化转录组（总mRNA）和细胞中蛋白质组（总蛋白质）的表达水平的技术一直引起人们的注意。去年，主要研究者是世界上第一个开发一种技术，该技术可以全面量化具有超敏感的单分子水平的单个活细胞中转录组和蛋白质组的表达水平（Taniguchi等，Science，Science，2010）。在这个财政年度，使用开发技术检查了大肠杆菌中持久现象的机制。当对细菌组施用抗生素时，即使很长一段时间后，也有很小比例（1,000至1,000,000个）的细菌仍在生存。这个幸存的细胞是持久的。这些细菌个体已被证明与个体具有同等的基因组，尽管某些表型差异被认为会影响它们，但这些细菌个体的机制尚不清楚。在这项研究中，我们旨在通过在单个分子上进行蛋白质组学分析，在该毅力上进行一个细胞水平来阐明持久表型形成的机理。为了实现这一目标，主要研究者已经开发了一种微流体芯片，用于将单分子显微镜观测应用于持久。该微芯片具有（1）的特征，允许1,000或更多的大肠杆菌在一层中培养，（2）具有交换培养基产生持久性的机制，（3）具有并行培养多个文库的能力。因此，可以在单分子水平同时观察到在持久形成过程中多个基因表达。使用开发的微流体芯片，我们完成了大约50个基因的分析。将来，我们计划进行大约1,000个基因的分析。分析数据将很快发布。