サイトトキシン変換ファージの進化と毒素遺伝子の水平伝播に関する分子遺伝学的研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09670277
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: 林 哲也 信州大学, 医学部, 助教授 (10173014)
• Keywords: バクテリオファージ / ゲノム構造 / 分子進化 / バクテリオシン / 遺伝子水平伝達

Research Abstract

緑膿菌のサイトトキシン遺伝子を運ぶサイトトキシン変換ファージ、φCTXとその類縁ファージを研究対象として、ファージの全ゲノム解析を中心とした分子生物学的解析を行い、サイトトキシン変換ファージの分子進化とファージを介した毒素遺伝子の水平伝達の分子機構の解析を試みた。φCTXの全ゲノム配列の決定により、φCTXが大腸菌のP2ファージに非常によく似たゲノムを持つP2類縁ファージであることが明かとなると同時に、φCTXゲノムの数カ所に外来性と推定される遺伝子が同定されたが、その存在部位にはφCTXとP2あるいはその類縁ファージとの間で共通性が認められ、ファージゲノム上に、病原遺伝子を含む種々の外来性遺伝子のホットスポットが存在することが示唆された。そこで、PCR scanningと名付けた新しい解析手法を用いて3種類のφCTX類縁類膿菌ファージのゲノム構造の解析を行った結果、この外来性遺伝子のホットスポットの存在を確認できた。さらに、φCTXがRピオシン関連ファージと総称される緑膿菌ファージファミリーの一員であることから、Rピオシン関連ファージおよびRピオシンとP2ファージファミリーの遺伝的関連性が示唆されたため、Rピオシンの1つであるR2ピオシン遺伝子およびこれに近接して存在するF型ピオシンの1つであるF2ピオシン遺伝子の全配列を決定した。その結果、これまで欠陥ファージの一種と考えられていたRおよびF型ピオシンは、それぞれP2ファージとラムダファージの尾部遺伝子群のみが独自にバクテリオシンとして進化したものであることが明確になった。溶菌関連遺伝子と推測された遺伝子群の機能解析の結果、ファージと同様の溶菌システムを利用して、R・Fピオシンが菌体外に放出されることも明かとなった。

Research Products

• [Publications] Keisuke Nakayama: "The complete nucleotide sequence of φCTX, a cytotoxin-converting phage of Pseudomonas aerrginosa:implieations for phage enolution and horizontal gene transter via bacteriophage"Molecular Microbiology. 31. 399-419 (1999)
• [Publications] 林 哲也: "現代医学の基礎 第11巻 感染と生体防御(竹田義文・渡辺武編)、第5章.病原細菌のゲノム解析"岩波書店(第5章). 19 (2000)
• [Publications] 林 哲也: "医科細菌学(吉川昌之介・笹川千尋編)、第4章.細菌の遺伝と分子生物学。"南江堂(印刷中). (2000)