背景と目的 細胞内のタンパク質には、その発現量の変動が適応度に強い影響を与える―強い制約を受けているものと、発現量を多少変動させても適応度に影響を与えない―制約を受けていないものがある。申請者らは、出芽酵母（Saccharomyces cerevisiae）のほぼすべての種類のタンパク質を対象として、それぞれの発現量がどれくらい制約を受けているのかを、独自に開発した発現量揺らぎ－適応系（gTOW法）により調べてきた。その結果、大半のタンパク質の発現量は制約を受けていない一方、2％程度のタンパク質の発現量のみが強い制約を受けている事を明らかにした。本研究では、先行研究で構築されたこの発現量揺らぎ－適応系をハイスループット化することで、課題１：発現量の制約は環境により変わるのか、課題2：発現量揺らぎは適応－進化に寄与するのかを追求する。
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研究方法 研究目的の2つの課題を追求するために、従来の発現量揺らぎ－適応系をハイスループット化し、様々な環境における発現量の制約と発現上昇による適応を並列に評価する実験系の構築を行う。実験系は、以下の３つのステップから成る。１）S. cerevisiaeの5,800種類の各遺伝子を2ミクロンプラスミドに連結し、それぞれを酵母に導入する（すべての遺伝子を発現量揺らぎ－適応系に乗せる）、２）この5,800種類の株を混合し様々な環境下で培養する（コピー数適応を一斉に行わせる）、３）混合培養後の細胞集団からプラスミドを回収し、各プラスミドのコピー数を次世代シーケンサーによるインサートの出現頻度により解析する（コピー数の制約と適応的コピー数を測る）。
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研究実績 ２年間の研究機関で上記の新規実験系の構築を完了した。この実験系を用いて、高温条件、高塩条件など複数の条件での適応実験を行い、これらの条件で高発現が適応的な遺伝子を複数同定した。