Research Abstract
出芽酵母(Saccharomyces cerevisiae)においてゲノムワイドに設計した一連の部分異数体を構築
Genome-wide construction of a series of designed segmental aneuploids in Saccharomyces cerevisiae
2015年7月30日 Scientific Reports 5 : 12510 doi: 10.1038/srep12510
部分異数性は環境への適応において重要な役割を担うことがある。しかし、設計に沿った形で部分異数体を作製することは困難であり、部分異数体についての研究はほとんど行われていない。今回、我々は,出芽酵母菌を材料にワンステップの形質転換によって染色体の任意領域を自在に新しい独立した染色体として重複させる(部分異数体)ゲノム工学技術(PCDup)を開発した。この技術は,これまでいずれの生物においても開発されていなかった技術である。我々は、この技術を使って出芽酵母の16本の染色体の全領域をゲノムワイドにカバーする重複株シリーズを作成し、多様な表現型を明らかにした。今回のゲノム工学技術は、多くの遺伝子の発現バランスの異常が細胞生理に及ぼす影響を自在に解析できる技術であり、重複染色体を持つ株の中には、高温耐性や酸耐性などバイオテクノロジーにおいて有用な形質を示すものもあること,また,将来高等動植物細胞で可能になれば、ダウン症候群を始めとするヒトの多くの疾病や植物の形態異常の解析などに応用可能であることから、基礎・応用の両面で生命科学の進展に貢献するものと期待される。
Waranya Natesuntorn, Kotaro Iwami, Yuki Matsubara, Yu Sasano, Minetaka Sugiyama, Yoshinobu Kaneko & Satoshi Harashima
Corresponding Author
Segmental aneuploidy can play an important role in environmental adaptation. However, study of segmental aneuploids is severely hampered by the difficulty of creating them in a designed fashion. Here, we describe a PCR-mediated chromosome duplication (PCDup) technology that enables the generation of segmental aneuploidy at any desired chromosomal region in Saccharomyces cerevisiae. We constructed multiple strains harboring 100 kb to 200 kb segmental duplications covering the whole of the S. cerevisiae genome. Interestingly, some segmental aneuploidies confer stress tolerance, such as to high temperature, ethanol and strong acids, while others induce cell lethality and stress sensitivity, presumably as result of the simultaneous increases in dosages of multiple genes. We suggest that our PCDup technology will accelerate studies into the phenotypic changes resulting from alteration of gene dosage balance of multiple genes and will provide new insights into the adaptive molecular mechanisms in the genome in segmental aneuploidy-derived human diseases.