ヒト腸内細菌叢における遺伝子水平転移を介した共同体ゲノム進化機構の解明

通过人类肠道微生物群水平基因转移阐明群落基因组进化机制

基本信息

批准号：
16J02725
负责人：
石川奏太
金额：
$ 2.08万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、ヒト腸内細菌叢特有のゲノム機能（ゲノム形質）の進化シナリオをメタゲノミクス解析由来データのphylodynamics解析に基づき推測するというアプローチに着目し、推測されたゲノム形質進化と個々の機能遺伝子の水平転移との照らし合わせを行うことで、遺伝子水平転移というミクロな事象が細菌叢全体のゲノム機能進化というマクロな事象にどのように影響したのかを解明することを目的としてきた。このために最も必要とされたものが大規模系統樹における頑健かつ高速な祖先形質復元を可能にする手法であり、海外研究機関との共同研究のもと、様々なデータ解析環境に適用可能なオープンソースプログラム「PASTML」を開発した(1)。同プログラムをヒト腸内細菌叢由来メタゲノムデータに基づく大規模系統解析に適用し、腸内細菌叢ゲノム形質の進化シナリオを推測するまでには至らなかったが、本研究はPASTMLプログラムの更なる機能開発と並行して今後も引き続き行う予定である。メタゲノミクス由来データを含む種々の大規模遺伝子配列データに基づくphylodynamics解析において重要となる祖先形質復元手法の開発と汎用プログラムへの実装を行ったこと、また、当初予定していたものとは異なるが大規模ウイルス由来データ解析においてウイルス株の地理的拡散や薬剤耐性変異獲得プロセスなどの形質進化を頑健に推測し、ウイルスの進化疫学研究に有用な知見を提供できた(2)ことから、本研究における成果は十分にあると判断する。(1)ソフトウェアURL:https://pastml.pasteur.fr/(2)本研究成果の論文は現在Molecular Biology and Evolution誌にてrevision中。

在本研究中，我们重点关注基于宏基因组分析数据的系统动力学分析来推断人类肠道微生物群特有的基因组功能（基因组特征）的进化情景的方法，通过与水平基因转移进行比较，我们的目的是阐明。水平基因转移的微观事件如何影响整个细菌菌群的基因组功能进化的宏观事件。为此，最需要的是一种能够在大规模系统发育树中稳健、快速恢复祖先性状的方法，并且通过与海外研究机构的联合研究，可以将其应用于各种数据分析环境。程序“PASTML”(1)。尽管该程序已应用于基于人类肠道菌群宏基因组数据的大规模系统发育分析，并且虽然我们无法推断肠道菌群基因组特征的进化情景，但本研究旨在开发 PASTML 程序的进一步功能我们计划在开发的同时继续这样做。我们基于各种大规模基因序列数据（包括来自宏基因组的数据）开发了一种在系统动力学分析中很重要的祖先性状恢复方法，并将其实施到通用程序中，用于大规模病毒衍生数据分析。能够稳健地推断病毒株的地理传播和获得耐药突变的过程等特征的进化，并为病毒进化流行病学研究提供有用的知识（2）。 (1) 软件网址：https://pastml.pasteur.fr/ (2) 这项研究的论文目前正在《分子生物学与进化》杂志上进行修订。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

cytopast

细胞质

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Global Kinetoplastea phylogeny inferred from a large-scale multigene alignment including parasitic species for better understanding transitions from a free-living to a parasitic lifestyle

从包括寄生物种在内的大规模多基因比对推断出的全球动质体系统发育史，以更好地理解从自由生活到寄生生活方式的转变

DOI：
10.1266/ggs.16-00056
发表时间：
2017
期刊：
Genes & Genetic Systems
影响因子：
1.1
作者：
Yazaki;E.;Ishikawa;Sohta. A.;Kume;K.;Kumagai;A.;Kamaishi;T.;Tanifuji;G.;Hashimoto;T.;and Inagaki;Y.
通讯作者：
Y.

Institut Pasteur/LIRMM(フランス)

巴斯德研究所/LIRMM（法国）