바카라 커뮤니티 [Nakabachi Ryoji 회장] (이하 "AIST")생물학 프로세스 연구 부서[연구 부서 이사 Kamagata Yoichi] Fukatsu Takema 최고 연구원 (및 생물학적 바카라 규칙 및 진화 조직, Koga Ryuichi 및 Okinawa 대학원 대학의 연구 그룹 및 Okinawa Graduate University [Jonathan Dauphin 회장] Sato Noriko 교수, 몬타나 대학교 및 공개 대학교의 공동으로 알려져 있습니다 해충Meury BugSo,콤오 틱 오르간매우 세포 내게놈두 개의 감소 된 박테리아 종이 중첩되고 바카라 규칙 적으로 존재하며, 과거에는 다양한 박테리아가 곤충 게놈이되었습니다수평 전환20 개 이상의 유전자가 바카라 규칙 기관입니다표현그들은 모자이크이고 보완 적이며 아미노산 합성, 비타민 합성 및 세포벽 합성과 같은 바카라 규칙 관계에 필수적입니다대사 경로를 짓고 있음을 발견했다 이것은 기존의 지혜를 넘어서는 복잡한 바카라 규칙 시스템입니다
이 연구 결과는 2013 년 6 월 21 일 (일본 시간)에 미국 아카데믹 저널 "셀"에 게시 됨" (doi : 101016/jcell201305040)
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| (왼쪽) 만다린 메이플 (중간) 복부는 바카라 규칙 기관입니다박테리아 세포 질량(빨간색) 존재 (오른쪽) 개인박테리아 세포의 세포질에 함유되고, 감마-상징적 박테리아 (빨간색)는 내부에 중첩되고 숙주 세포 핵 (녹색)은 다양한 박테리아에서 유래된다수평 전좌 유전자존재합니다 |
지구상에 존재하는 다양한 살아있는 유기체의 가장 기본적인 분류는원핵 생물and진핵 생물입니다 단순한 원핵 생물 세포로부터보다 복잡한 진핵 생물 세포의 생성 과정을 이해하는 것은 생명의 다양성과 진화를 설명하는데 매우 중요하다 진핵 생물의 기원에 대한 자세한 내용은세포 내 바카라 규칙 이론기본 규칙입니다 다양한 세포 내 바카라 규칙 관계는 곤충, 식물, 곰팡이 및 원생 동물에서 볼 수 있지만, 이들은 모두 진핵 세포가 원핵 생물 세포 또는 진핵 세포를 포함하는 내부 상징적 인 것입니다 수년 동안, 원핵 생물 세포가 원핵 생물 세포를 차지하는 세포 내 바카라 규칙의 예는 진핵 생물 세포의 진화 과정을 이해하는데 관여한다
그러나 최근 몇 년 동안, 만다린 오렌지 (Mandarin Orange)라는 해충의 신체 내에 박테리아 세포 질량이라는 바카라 규칙 기관이 있었으며, 그 세포 안에는 바카라 규칙 박테리아가 있습니다Trembreya(β- 상징적 박테리아)가 존재하고 더 이상 바카라 규칙 박테리아가 베타-상징적 박테리아 내부에 있습니다Molanella(γ- 상징적 박테리아)의 존재와 함께 중첩 된 바카라 규칙 시스템이 발견되었습니다 그런 다음 만다린 오렌지 베타-상징적 박테리아의 베타-상징적 박테리아 및 감마-상징적 박테리아의 전체 게놈 뉴클레오티드 서열을 결정하고, 다양한 미 eybug에 대한 비교 연구가 추가로 수행되었으며, 다양한 유골 빙구에 대한 비교 연구가 수행되었다Pseudococcinae)에서, 베타-상징적 박테리아와 감마-상징적 박테리아는 중첩 된 바카라 규칙 세포에 살고 있으며, 속의 하위 패밀리 인 Subfamily (Phenacocccinae)의 감귤 mealybug에서, 박테리아 세포에는 베타-상징적 박테리아 만 존재하며, 이는 감마-상징적 박테리아의 획득 전에 조상 내 endosymbiotic 시스템 일 수 있음을 시사한다 (도 1 및 2)
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| 그림 1 만다린 오렌지 식사 벌레 (a)와 오이 딱정벌레 (b) |
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| 그림 2 Mealy Bugs의 내생화 시스템의 다양성 및 추정 진화 과정 |
몬태나 대학교 (University of Montana)가 이끄는 몬태나 대학교 (University of Montana)가 이끄는 미국 연구 그룹과 협력하여 몬태나 대학교 (University of Montana)가 이끄는 일본 연구 그룹 (University of Montana)이 이끄는 일본의 연구 그룹과 협력하여 만다린 오렌지 메리 버그의 박테리아 세포의 포괄적 인 유전자 발현 분석 및 일반 게놈 시퀀싱 (도 1A) 및 시아 노바스미 리 버그 (그림 1B)의 Beta-Symbiotic Bacteria의 전체 게놈 시퀀싱 및 전체 게놈 시퀀싱을 수행했다 오키나와 과학 기술 대학원은 게놈 수준에서 원핵 생물 세포와 원핵 생물 세포로 구성된 내 endosymbiotic 시스템의 진화 과정을 설명하기위한 연구 프로젝트를 시작했습니다
또한,이 연구의 일부 결과는 생물 특이 적 산업 기술 연구 센터, 국립 농업 및 식품 산업 및 기술 연구소의 지원과 교육 문화, 스포츠, 과학 및 기술부의 과학 연구 보조금을 제공했습니다
시아 노 박테리아 식사 버그의 베타-상징적 박테리아의 게놈이 결정되었을 때, 175 개의 단백질이 발견되었다코드만다린 오렌지 식사 버그의 베타-상징적 박테리아는 121 개의 단백질을 암호화하는 유전자를 가지고 있기 때문에, 만다린 오렌지 식사 버그의 조상이 현재까지의 감마--상징적 박테리아의 조상에서 베타-상징적 박테리아의 게놈에서 적어도 50 개의 유전자가 손실 된 것으로 추정되었다 (그림 2)
Cyanobacterium mealybug의 대부분의 베타-상징적 박테리아는번역관련 유전자 (도 3B 블루)의 그룹을 보유했지만, 대부분의 번역 관련 유전자는 만다린 오렌지 메일리 뷰그의 베타-상징적 박테리아에서 손실되었고, Gamma symbiotic bacteria (그림 3A 오렌지)의 유전자 그룹은 이들의 이들의 체서를 보체 하였다 즉, β- 상징적 박테리아는 γ- 상징적 박테리아의 획득으로 번역 관련 유전자 그룹을 잃어버린 것으로 추정된다
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그림 3 만다린 오렌지 및 송아지 버그 (A) 및 송아지 버그 (B)의 내피 증 상성 : 시스템에서 번역 관련 유전자 그룹의 조성
● ● 유전자의 기원 또는 존재를 나타냅니다 (전설 참조) ● 수는 해당 범주에 속하는 유전자 수를 나타냅니다 예를 들어, 단백질을 구성하는 20 개의 아미노산에 상응하는 아미노 아실 트네 신타 제를 암호화하는 20 개의 유전자가있다 |
스케일 버그는 평생 동안 단백질이 거의없는 식물 주스에만 공급되므로 10 가지 유형의 바카라 규칙 박테리아가 있습니다필수 아미노산공급이 필요합니다 시아 노 박테리아의 베타-상징적 박테리아에서, 모든 합성 유전자를 갖는 유일한 2 개의 필수 아미노산은 트립토판과 아르기닌이었고, 다른 8 개의 필수 아미노산에 대한 합성 경로는 불완전했다 (도 4B) 유사하게, 모든 합성 유전자를 갖는 유일한 2 개의 필수 아미노산은 트립토판과 아르기닌이지만, 베타-상징적 박테리아의 유전자 (도 4A의 오렌지)와 감마-상징적 박테리아 (도 4A의 청색)의 유전자는 합성 시스템을 완성하기 위해 모자이크 형태로 결합되었다 유사하게, 다른 8 개의 필수 아미노산의 경우, β- 상징적 박테리아의 유전자 및 γ- 상징적 박테리아의 유전자를 모자이크 형태로 결합하여 불완전한 합성 경로를 구성 하였다 (도 4A)
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그림 4 : 만다린 오렌지 식사 웜 (a) 및 오이 딱정벌레 (b)
● 아미노산 합성 시스템의 유전자 (위와 아래에 표시된 알파벳은 유전자 이름)이며 아미노산 합성 경로의 순서대로 표시됩니다 ●의 색은 유전자의 기원 또는 존재를 나타냅니다 (전설 참조) |
바카라 규칙 박테리아의 필수 아미노산 합성 경로에서 누락 된 유전자가 무엇인지 명확히하기 위해, 본 발명자들은 Tangerine Mealybug 및 전역에서 발현 된 숙주 곤충 유전자의 바카라 규칙 기관을 종합적으로 분석 하였다 결과적으로, 많은 결실 유전자에 대해, 유사한 기능을 갖는 숙주 곤충의 유전자는 바카라 규칙 장기 및 상보 적으로 발현되는 것으로 보인다 (도 4A 녹색) 그러나, 3 개의 결실 유전자는 숙주 곤충 유전자에 의해 보완되지 않고 오히려 베타-상징적 박테리아 및 γ- 상징적 박테리아와 다른 박테리아로부터 유래 된 유전자 (도 4A 노란색)로 밝혀졌다
바카라 규칙 박테리아가 공급하는 영양소로 중요합니다비타민 B
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그림 5 : 만다린 오렌지 식사 버그 (A) 및 오이 딱정벌레 식사 버그 (b)
● ● VB 합성 시스템의 각 유전자 (위에 표시된 알파벳은 유전자 이름)이며 VB 합성 경로 위에 순서대로 배열됩니다 ●의 색은 유전자의 기원을 나타냅니다 (전설 참조) |
셀 벽합성 유전자 그룹에 대해 더욱 극단적 인 결과가 발견되었습니다 (그림 6) 그것은 만다린 오렌지의 바카라 규칙 기관에서 박테리아 세포벽의 주요 성분입니다
Peptidoglycan에 대한 두 개의 합성 유전자 만 γ- 상징적 박테리아의 유전자 (도 6의 오렌지), 나머지는 β- 상징적 박테리아 및 γ- 상징적 박테리아와 다른 박테리아에서 유래 한 유전자였다 (도 6의 노란색)
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그림 6 : 만다린 오렌지 식사 버그의 내생화 시스템에서 세포벽 합성 유전자의 구성 ● 세포벽 합성 시스템의 유전자 (위/하부에 표시된 알파벳은 유전자 이름 임)이며, 펩티도 글리 칸 합성 경로의 순서대로 표시됩니다 ●의 색은 유전자의 기원 또는 존재를 나타냅니다 (전설 참조) |
만다린 오렌지 뮤리 버그의 게놈 분석은 베타-상징적 및 γ- 상징적 박테리아의 핵 게놈에 존재한다는 박테리아로부터 유래 된 모든 유전자가 숙주 곤충의 핵 게놈에 존재 함을 확인했다 다시 말해, Mealybug는 중첩 된 형태의 세포에 두 가지 유형의 바카라 규칙 박테리아를 전달할뿐만 아니라 수평 대사 전위를 통해 다양한 박테리아로부터 다양한 대사 유전자를 획득합니다 이것은 기존의 지혜를 초월하는 복잡한 바카라 규칙 시스템이라는 것이 밝혀졌으며, 이들 바카라 규칙 박테리아와 수평으로 전이 된 유전자가 기능적 대사 경로를 만들어 mealybugs를 실리시킬 수있는 것으로 만들 수 있습니다
분자 계통 발생 학적 분석은 이러한 수평 전좌 유전자 중 다수가Wolbachia, Rickettsia, Sodalis, Arcenophonas, Cardinium와 같은 곤충에서 일반적으로 발견되는 비 필수 바카라 규칙 박테리아의 유전자와 밀접한 관련이있는 것으로 밝혀졌습니다 그러나 현재, 만다린 오렌지는 이러한 바카라 규칙 박테리아에 감염되지 않습니다 아마도 아마도 Mealy Bugs의 조상이 이러한 바카라 규칙 박테리아에 감염되었고, 일부 유전자의 핵 게놈으로의 수평 전달 후 감염이 손실 된시기에
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| 그림 7 만다린 오렌지 식사 버그의 내생화 시스템의 진화 과정의 개념적 다이어그램 |
이 발견은 유기체의 개인, 세포 및 게놈이 무엇인지, 어떻게 구성되고 진화되었는지에 대한 기본적인 질문에 대한 새로운 관점을 제시합니다 예를 들어, 세포 내 바카라 규칙 이론에서, 소기관의 일부만이 미토콘드리아 및 엽록체와 같은 세포 내 소기관으로 남아 있었고, 대부분의 바카라 규칙 박테리아는 수평으로 일부 유전자가 수평으로 전달되었다 박테리아의Chimera|로 발생했는지 여부와 같은 가설에 대한 구체적인 증거를 제공합니다
앞으로, 우리는 미 eybugs의 내 endosymbiotic 시스템을 구축하는 숙주 곤충 유전자, 베타-상징적 박테리아의 유전자, 감마-상징적 박테리아의 유전자, 수평 전좌 유전자에 의해 암호화 된 단백질과 같은 유전자의 기능을 구체적으로 설명하는 유전자의 기능을 분석 할 계획이다
또한, 다양한 유기체에서 내피 상징적 시스템을 탐색하고 설명함으로써, 우리는 Mealy Bugs에서 발견 된이 현상이 다른 유기체에서도 볼 수 있는지 여부를 분명히 할 것이며, 우리는 바카라 규칙 진화와 수평 유전자 전달 사이의 관계를 추구 할 것입니다