アカデミックセッション/as1d

アカデミックセッション

微生物・メタゲノム・生態系・環境
座長: 岩崎 渉 (東京大学・講師)
古田 芳一 (東京大学・特任助教)
ID AS1d 日時 2013/9/4(水) 13:10-14:40 会場 D
概要 このセッションでは、微生物の生きざまに迫る研究、さらには環境と生態系との相互作用を明らかにする研究に焦点を当てます。
近年のNGSの普及の流れの中でも、これらの研究領域はNGSが特に多様な場面で活用されつつある領域として挙げられるでしょう。
背景には、コンパクトなゲノムサイズを持つ原核生物を対象としていること、生態系の情報をきわめて効率的に得るための手法が開発されつつあることなどがあります。
その最先端を行く現場の研究者に、NGSを活用した新たな研究手法・研究スタイルについて紹介いただきます。
  • 「次世代シーケンサーによる細菌の発現制御機構に関する網羅解析の高精度化」
    大島 拓 (奈良先端科学技術大学院大学・バイオサイエンス研究科・細胞機能システム・助教)
  • これまで、転写開始点や転写制御因子の結合部位を正確に決めるためには、個々の遺伝子ごとに、プライマー伸長法やDNase Iフットプリントをしなければならなかった。ところが、次世代シーケンサーの登場で、それらの方法と同等の精度で、ゲノムワイドな解析ができるようになりつつある。これらの解析手法の登場で、細菌のゲノム解析は、どこまで分子メカニズムに迫れるだろう。最近、我々が行っている1~数塩基レベルの解像度を持つ網羅的解析手法、特に転写開始点(TSS)およびゲノムフットプリント解析、を題材に考えてみたい。
  • 「ゲノム及びメタゲノムデータからの有用酵素遺伝子発見」
    山田 拓司 (東京工業大学・講師)
  • 分子反応が報告されている生体内酵素反応は4000種類を超えているが、その三分の一は実際の酵素タンパク質のアミノ酸配列及びその遺伝子配列が報告されていない(オーファン酵素)。ゲノム解析などの基礎になる遺伝子への機能アノテーションは既知の遺伝子配列に対する類似度を元に行われており、このような化学的知識に対する遺伝子配列情報の欠如は本来生体が持つ酵素機能の三分の一以上を取り逃がしていることなる。
    今回、我々はゲノム及びメタゲノム上の遺伝子配列情報と酵素反応ネットワーク情報を組み合わせることで、オーファン酵素(遺伝子が未定義の酵素反応)に対する遺伝子配列を明らかにした。103の酵素反応について遺伝子を予測し、その中の2例について実験的に証明した。
  • Yamada T et al. Mol Syst Biol. 2012 May 8;8:581
  • 「次世代シーケンシングで生物種間の共生ネットワークを読みとく」
    東樹 宏和 (京都大学・助教)
  • 次世代シーケンサーは、生物多様性の研究分野に膨大なデータをもたらしてきた。極限環境での生物多様性の探索や、異なる環境間での生物群集組成の比較をこの分野の第一世代研究とすると、その方法論を土台として何ができるであろうか?
    本発表では、次世代シーケンスデータを用いて生物種間のつながりをいかに読みとけるか、進行中の研究成果を紹介しながら解説したい。発表者が進める共同研究プロジェクトでは、次世代シーケンスデータから自動で生物情報を取得するとともに、種間関係の生態学的な解析を行う一連の過程を構築した。植物とその根に共生する真菌類の相互作用ネットワークに関する成果を中心に、実例を紹介したい。
  • 「野外環境下におけるトランスクリプトームダイナミクスの解明と予測」
    永野 惇 (JSTさきがけ/京都大学・さきがけ研究者)
  • 温度や光などが刻一刻と複雑に変化する野外環境下で、生物は分子レベルでどのように応答しているのか?これは未だ手つかずの問題である。そこで我々は、野外で収集された大量のオミクスデータと気象データを統合する手法を開発し“フィールド・オミクス”と名付けた(Nagano et al., (2012), Cell, 151(6))。約500時点におけるトランスクリプトームデータを用いた解析の結果、野外環境下でのイネの葉の発現変動は、大部分が気温と体内時計で説明できることがわかった。また、環境刺激に対する日周性の感度変化(ゲート効果)や、日射に対する応答の閾値と日長測定の精度との関係など、興味深い特徴が明らかになった。これらは、野外環境という文脈で研究することで初めて明らかになったものである。また、最近当研究室で確立した低コスト・ハイスループットなRNA-Seq、RAD-Seqライブラリ調製システムに関してもご紹介したい。