遺伝暗号の進化と大気中酸素増大の関係の解明

阐明遗传密码的进化与大气氧气增加之间的关系

基本信息

批准号：
22KJ0592
负责人：
増田直旺
金额：
$ 1.41万
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：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、低酸素極限環境に生息する地下微生物に着目し、遺伝暗号が大気酸素濃度変動の影響を受けて変化した可能性を検討する。地下微生物の一部は、通常の標準遺伝暗号とは異なる変則遺伝暗号を用いて翻訳を行っている可能性があるため、各地下微生物が用いている遺伝暗号をそれぞれ推定する。地下微生物の遺伝暗号の推定のためには、地下微生物を対象としたメタプロテオーム解析のデータが非常に重要である。そこで本年度は、より精度・クオリティの高い新しいメタゲノムデータを用いて、以前のメタプロテオーム解析の生データの再解析を行った。その結果、より多くのペプチドおよびタンパク質のアミノ酸配列を決定することに成功し、以前は同定できなかった微生物種のデータも新たに追加できた。これにより、地下微生物の遺伝暗号を推定するためのより信頼性の高いメタプロテオームデータを得られた。また、今回再解析に用いたソフトウェアでは、de novo解析も可能であり、発現ペプチドのアミノ酸配列とメタゲノムデータから導かれるタンパク質のアミノ酸配列とを直接比較して、変則遺伝暗号を探索できるようになった。さらに、以前には汚染による混入だと考えられた興味深い微生物種も、現場での代謝を確認でき、地下深部生態系の中で重要な役割を果たしていることが示唆された。地下微生物の遺伝暗号の推定に関しては、昨年度に検討した複数のアプローチの解析を発展させ、標準遺伝暗号からのずれを統計的に検出する手法を開発した。また、コドンの使用頻度の解析、ハウスキーピング遺伝子におけるアミノ酸配列長の比較などの解析も新たに加えた。今後は、これら複数のアプローチによる推測結果を統合的に解釈し、地下微生物の遺伝暗号の解明を目指す。

在这项研究中，我们将重点关注生活在极端低氧环境中的地下微生物，并研究它们的遗传密码因大气中氧气浓度的变化而发生变化的可能性。由于一些地下微生物可能使用与正常标准遗传密码不同的不规则遗传密码进行翻译，因此我们将估计每种地下微生物使用的遗传密码。地下微生物宏蛋白质组分析的数据对于估计地下微生物的遗传密码极其重要。因此，今年，我们使用新的宏基因组数据重新分析了之前宏蛋白质组分析的原始数据，准确性和质量更高。结果，他们成功确定了更多肽和蛋白质的氨基酸序列，并能够添加有关先前未识别的微生物物种的新数据。这为估计地下微生物的遗传密码提供了更可靠的宏蛋白质组数据。此外，用于该重新分析的软件还能够进行从头分析，从而可以通过直接比较表达肽的氨基酸序列和源自宏基因组数据的蛋白质的氨基酸序列来搜索异常遗传密码。此外，一种以前被认为是由污染引起的有趣微生物物种的新陈代谢在现场得到了证实，这表明它在地下深处生态系统中发挥着重要作用。关于地下微生物遗传密码的估计，我们通过扩展去年检查的多种方法的分析，开发了一种统计检测与标准遗传密码偏差的方法。我们还添加了新的分析，例如密码子使用频率分析和管家基因氨基酸序列长度比较。未来，我们的目标是通过综合解释这些多种方法的推断结果，阐明地下微生物的遗传密码。