超好熱始原菌における"missing gene"の同定と機能検証

• Project/Area Number: 16681016
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Applied genomics
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 福居 俊昭 東京工業大学, 大学院生命理工学研究科, 助教授 (80271542)
• Project Period (FY): 2004 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥29,120,000 (Direct Cost: ¥22,400,000、Indirect Cost: ¥6,720,000); Fiscal Year 2006: ¥9,750,000 (Direct Cost: ¥7,500,000、Indirect Cost: ¥2,250,000); Fiscal Year 2005: ¥9,750,000 (Direct Cost: ¥7,500,000、Indirect Cost: ¥2,250,000); Fiscal Year 2004: ¥9,620,000 (Direct Cost: ¥7,400,000、Indirect Cost: ¥2,220,000)
• Keywords: 超好熱菌 / 始原菌 / アーキア / ゲノム / Missing gene / 機能未知遺伝子 / 遺伝子破壊 / トランスポゾン

Research Abstract

90℃以上でも生育可能な超好熱菌においては生育に必須な機構や代謝を構成する遺伝子群がそのゲノム中に見いだされても、その一部は相同性解析から全く同定できない"missing gene"となっているケースが多い。本研究では、T.kodakaraensisのゲノム情報と遺伝子操作技術により本菌の2.09Mbpゲノム上に散在する"missing gene"の同定と機能検証を進めた。
昨年度までに引き続き、超好熱菌ではこれまで例のないトランスポゾンによるランダム変異法の確立を試みた。好酸好熱菌S.solfataricusのトランスポゾン転移株から単離したトランスポザーゼ(TPase)遺伝子、および近縁のP.furiosusの推定TPase遺伝子を種々のプロモーター領域の下流に配置したトランスポゾンベクターを新たに作製した。これらを用いてT.kodakaraensisトリプトファン要求性株におけるtrpEマーカ0の転移を試みたが、明確なトランスポゾンによる転移の確認はできなかった。今後はTPase遺伝子の発現の確認や、in vitroでの転移活性の確認を行い、最終的に超好熱菌におけるトランスポゾン変異の確立を目指す。
一方、T.kodakaraensis有機酸代謝経路において"missing gene"であるスクシニル-CoAシンテターゼ(SCS)が、アセチル-CoAシンテターゼI(ACSI)およびACS IIのパラログであることを見出した。特にSCSとACS IIは共通のスモールサブユニットに異なるラージサブユニットが会合することにより異なる基質特異性と機能を実現していることを明らかにした。また通常は糖新生酵素であるホスホエノールピルビン酸シンターゼが超好熱菌の解糖系において必須であることを遺伝子破壊により証明した。

Research Products

• [Journal Article] Disruption of a sugar transporter gene cluster in a hyperthermophilic archaeon using a host/marker system based on antibiotic resistance (2007)
  • Author(s): R.Matsumi, K.Manabe, T.Fukui, H.Atomi, T.Imanaka
  • Journal Title: J. Bacteriol. 189 Pages: 2683-2691
• [Journal Article] Phosphoenolpyruvate synthase plays an essential role for glycolysis in the modified Embden-Meyerhof pathway in Thermococcus kodakarensis (2006)
  • Author(s): H.Imanaka, A.Yamatsu, T.Fukui, H.Atomi, T.Imanaka
  • Journal Title: Mol. Microbiol. 61 Pages: 898-909
• [Journal Article] Characterization of an archaeal malic enzyme from the hyper-thermophilic archaeon Themococcus kodakaraensis KOD1 (2005)
  • Author(s): W.Fukuda, Y.S.Ismail, T.Fukui, H.Atomi, T.Imanaka
  • Journal Title: Archaea 1 Pages: 293-301
• [Journal Article] Complete genome sequence of the hyperthermophilic archaeon Themococcus kodakaraensis KOD1 and comparison with Pyrococcus Genomes (2005)
  • Author(s): T.Fukui, H.Atomi, T.kanai, R.Matsumi, S.Fujiwara, T.Imanaka
  • Journal Title: Genome Res. 15 Pages: 352-363
• [Journal Article] Improved and versatile transformation system allowing multiple genetic manipulations of the hyperthermophilic archaeon Themococcus kodakaraensis (2005)
  • Author(s): T.Sano, T.Fukui, H.Atomi, T.Imanaka
  • Journal Title: Appl.Environ.Microbiol. 71 Pages: 3889-3899
• [Journal Article] Characterization of a novel glucosamine-6-phosphate deaminase from a hyperthermophilic archaeon (2005)
  • Author(s): T.Tanaka, F.Takahashi, T.Fukui, S.Fujiwara, H.Atomi, T.Imanaka
  • Journal Title: J.Bacteriol. 187 Pages: 7038-7044
• [Journal Article] Presence of a novel phosphopentomutase and a 2-deoxyribose 5-phosphate aldolase reveals a metabolic link between pentoses and central carbon metabolism in the hyperthermophilic archaeon Thermococcus kodakaraensis (2004)
  • Author(s): N.Rashid, H.Imanaka, T.Fukui, H.Atomi, T.Imanaka
  • Journal Title: J.Bacteriol. 186 Pages: 4185-4191
• [Journal Article] Description of Thermococcus kodakaraensis sp. nov., a well studied hyperthermophilic archaeon previously reported as Pyrococcus sp. KOD1 (2004)
  • Author(s): H.Atomi, T.Fukui, T.Kanai, M.Morikawa, T.Imanaka
  • Journal Title: Archaea 1 Pages: 263-267
• [Journal Article] Complete genome sequence of the hyperthermophilic archaeon Thermococcus kodakaraensis KOD1 and comparison with Pyrococcus Genomes (2004)
  • Author(s): T.Fukui, H.Atomi, T.Kanai, R.Matsumi, S.Fujiwara, T.Imanaka
  • Journal Title: Genome Res. 15 Pages: 352-363
• [Journal Article] Genetic evidence identifying the true gluconeogenic fructose-1,6-bisphosphatase in Thermococcus kodakaraensis and other hyperthermophiles (2004)
  • Author(s): T.Sato, H.Imanaka, N.Rashid, T.Fukui, H.Atomi, T.Imanaka
  • Journal Title: J.Bacteriol. 186 Pages: 5799-5807
• [Journal Article] An improved and versatile transformation system allowing multiple genetic manipulations of the hyperthermophilic archaeon Thermococcus kodakaraensis
  • Author(s): S.Sato, T.Fukui, H.Atomi, T.Imanaka
  • Journal Title: Appl.Environ.Microbiol. (印刷中)
  • NAID: 130004598726
• [Book] バイオプロセスハンドブック(好熱菌の発見とその応用) (2007)
  • Author(s): 福居 俊昭(分担)
  • Publisher: エヌ・ティー・エス