リグニン分解系遺伝子群の染色体上における配置と構造

• Project/Area Number: 09760077
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 応用微生物学・応用生物化学
• Research Institution: Nagaoka University of Technology
• Principal Investigator: 政井 英司 長岡技術科学大学, 工学部, 講師 (20272867)
• Project Period (FY): 1997 – 1998
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1998)
• Budget Amount: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000); Fiscal Year 1998: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000); Fiscal Year 1997: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
• Keywords: リグニン / 生分解 / リグニン分解遺伝子群 / Sphingemenas / 染色体 / ビフェニル / 制限酵素地図 / Sphingomonas / リグニン分解系遺伝子 / マッピング

Research Abstract

リグニン分解細菌Sphingomonas paucimobilis SYK-6株はエーテル開裂、脱メチル、側鎖開裂、芳香環開裂を触媒する多様なリグニン分解酵素系を有している。本研究ではこれら酵素をコードする各遺伝子がSYK-6の染色体上でどの様に配置されているかを明らかにした。パルスフィールドゲル電気泳動を用いたサザン解析から、単離した全てのリグニン分解酵素遺伝子は1-Mb SpeI断片に存在することが示された。しかしリグニン単量体の分解に関与するプロトカテク酸4,5-開裂系遺伝子群および単環の脱メチルに関与するligHは1-Mb SpeI断片のAseI消化物101-kb断片またはAflII消化物260-kb断片に存在するのに対し、二量体分解に関与する遺伝子群はAseI消化物340-kb断片またはAflII消化物355-kb断片に存在した。このことからリグニン二量体分解と単量体分解に関与する遺伝子がそれぞれ染色体上で分かれて存在することが示唆された。以上の結果を踏まえて、リグニン二量体分解に関与する遺伝子群の詳細な位置関係を調べた。各lig遺伝子を含むコスミドクローンをSYK-6の遺伝子ライブラリーから単離し、それぞれをプローブとしたサザン解析を行った。その結果、β-アリールエーテル開裂とビフェニル代謝に関与する遺伝子の位置関係は不明であったが、ビフェニル代謝に関与する遺伝子ligX、ligZY、ligWをそれぞれ含む3種のクローンにおいてそれぞれ交雑が見られたことからこれら遺伝子が近傍に存在することが示唆された。これらクローンの制限酵素地図を13種の制限酵素を用いて作製したところ、ligZYの約5.5-kb上流にligXがligZの転写方向と逆方向に存在し、ligWはligXのさらに6.5-kb上流にligZと同じ転写方向で存在することが明らかとなった。このことからビフェニル代謝に関与する4つの遺伝子は約18-kb内に固まって存在しているが、これらは少なくとも3つの異なる転写単位から構成されることが明らかとなった。