環境微生物におけるビフェニル代謝遺伝子のネットワークと分子進化

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04660124
• Research Institution: KYUSHU UNIVERSITY
• Principal Investigator: 古川 謙介 九州大学, 農学部, 助教授 (90221556)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉野 貞蔵 九州大学, 農学部, 助手 (80117291)
• Keywords: ビフェニル資化菌 / 代謝遺伝子 / トルエン資化菌 / 塩基配列 / 分子進化 / 酸素添加酵素 / 基質特異性 / 遺伝子相同性

Research Abstract

代表的なビフェニル(BP)資化菌Pseudomonas pseudoalcaligenes KF707株のBP代謝遺伝子(bph)クラスター、11.3kbの全塩基配列を決定した。bphクラスターの各遺伝子はトルエン資化菌P.putida F1株のトルエン代謝tod遺伝子クラスターのそれと遺伝子構成が類似しており、塩基配列は約60%の高い相同性を示した。しかし、両代謝系の分解特性は明らかに相違していた。ビフェニル資化KF707株のトランスポゾン変異株にトルエン代謝tod遺伝子を、逆にトルエン資化F1株にbph遺伝子を導入することにより相互の相補試験を行った。その結果、ビフェニル代謝系においては、初期酸素添加酵素(ビフェニルジオキシゲナーゼ)がトルエン代謝の障害になっており、F1株のトルエン代謝系においては環開裂物質加水分解酵素がビフェニル代謝の障害となっていた。そこでトルエン初期酸素添加酵素遺伝子群を構成している4つのサブユニット遺伝子のうち、todC1C2の2つの遺伝子を広宿主ベクターにのせ、ビフェニル資化菌KF707株に導入するとBP資化能に加えて、トルエン資化能が獲得された。一方、トルエン資化F1株にbphD(ビフェニル環開裂物質加水分解酵素遺伝子)を導入すると、トルエン資化能に加えてBP資化能が生じた。:以上の結果はビフェニル代謝遺伝子とトルエン代謝遺伝子が共通の祖先に由来し、長い年月を経て進化しその基質特異性が変化したものと考えられる。

Research Products

• [Publications] K,Furukawa et.al.: "Gene components responsible fordiscrete substrate specifi-city in thecatabolism of biphenyl(bph operon)andtoluene (tod operon)" J,Bacteriol. 175. 5224-5232 (1993)
• [Publications] K,Furukawa et al.: "Efficient degradation of trichloroethylene by a hybrid aromotic ringdioxygenase" J,Bacteriol. (印刷中). (1994)
• [Publications] K,Furukawa et al.: "Construction of hybrid biphenyl(bph)and toluene (tod)genes for functional analysis of aromatic ring dioxygenases" Gene. 138. 27-33 (1994)
• [Publications] K,Furukawa et al.: "Molecular genetics and evolutionary relationship of PCB-degrading bacteria" Biodegradation. (印刷中). (1994)