共同研究報告書


研究区分 一般研究

研究課題

 北方森林土壌の微生物群集の構造と機能のメタゲノミクス
新規・継続の別 新規
研究代表者／所属 北大低温研
研究代表者／職名 准教授
研究代表者／氏名 笠原康裕

研究分担者／氏名／所属／職名
　
氏　　名
所　　属
職　　名

1

 小笠原直毅 奈良先端大 教授

2

 服部正平 東京大 教授

3

 林哲也 宮崎大 教授

4

 黒川顕 東工大 教授

5

 大島健志朗 東京大 研究員

研究目的 土壌の微生物群集構造解析は、土壌環境中に存在する微生物数、群集構造、多様性、土壌機能との関連性、微生物間や植物などの生物間相互作用などを明らかにするものである。環境DNAそのものを網羅的に解読するメタゲノムに加え、ポストゲノム学的解析法（トランスクリプトミクスやプロテオミクス）の導入により、本来活動・機能している微生物を解析することが可能になると予想される。本研究では、北方森林土壌を研究対象として、機能ゲノミクスやプロテオミクスなどの可能性を試みる。
　　
研究内容・成果 現在、様々な環境においてメタゲノム解析が行われ、解析法や研究の長所や問題点が明らかとなってきた。本年度は、メタゲノム・機能ゲノム・生物情報の各研究者に研究成果と現況を話していただきメタ-オミクス研究の可能性についての意見交換を行った。
　大島健志朗、服部正平「次世代シークエンサーを用いた微生物ゲノム・メタゲノム解析」：ヒトの腸内細菌は500菌種以上で構成され、その大部分は難培養性細菌のためメタゲノム解析が非常に有効である。また細菌集団を1つの有機体としてとらえて遺伝子情報の網羅的解析より、構造と機能の理解が可能となる。次世代シークエンサーを使用した解析パイプラインを構築し、より網羅性と定量性の高いデータの使用が可能となり、現在健常者および疾病患者由来のヒト腸内細菌叢メタゲノム解析が進行中である。また個別微生物のゲノム配列決定に次世代シークエンサーを用い、高速・低コストが可能になり、メタゲノム配列の菌種帰属を解析するリフェレンスゲノムが重要性が高まる。
　黒川顕「メタゲノム解析と新型シークエンサー」：細菌群集からDNAをまるごと抽出してシークエンスする「メタゲノム解析」により，培養困難な細菌から構成される環境中の細菌叢の全体像を解析することが可能となった．新型シークエンサーの利用およびバイオインフォマティクス技術の発展によって加速するメタゲノム解析について，現在までの研究の成果とこれから先の研究の方向性を中心に説明され、生物情報学の重要性とパワフルさを紹介した。
　林 哲也「病原性大腸菌のゲノム解析からみた細菌の進化・多様化と遺伝子水平伝播の役割」：O157を中心とした病原性大腸菌を例として、ゲノム研究によって明らかとなってきた病原細菌の進化・多様化のメカニズムをバクテリオファージ、トランスポゾンなどの遺伝子の水平伝播から紹介した。近年の細菌のゲノム研究では、環境中に存在する様々な細菌も重要な研究対象となり、新型シーケンサーの登場は、この流れを一段と加速しつつある。環境中の様々な細菌の進化や多様性を解析するうえでも、病原細菌研究での知見が参考になる場合も多い。
　小笠原直毅「ChIP法を用いた細菌核様体タンパク質の研究」：細菌の核様体は、ゲノムDNAとタンパク質の複合体であり、核を持たない細菌細胞内で、DNA複製や転写などが正常に遂行されるために重要な役割を果たすと考えられている。核様体内では、ゲノムDNAは超らせん構造をとったミクロドメインを形成し、高度に凝縮していることが知られていたが、それらはマクロドメインという高次構造を形成し、細胞内の決まった位置に配置されると考えられるようになった。大腸菌及び枯草菌のミクロドメイン、マクロドメイン構造の形成に関与すると考えられる核様体タンパク質についてChIP（免疫沈降）法とタイリングアレイあるいは新型シークエンサーを用いた解析と成果を紹介した。
　　
成果となる論文・学会発表等