Study of the DNA replication mechanism of giant plasmids in cyanobacteria and development of vector systems.

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K05793
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 38020:Applied microbiology-related
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture
• Principal Investigator: Watanabe Satoru 東京農業大学, 生命科学部, 准教授 (10508237)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: シアノバクテリア / DNA複製 / プラスミド

Outline of Final Research Achievements

In this study, the DNA replication mechanism of the giant plasmids (pSYSM, pSYSX, pSYSA, and pSYSG) of the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803 was analyzed, and a vector system that can be used in cyanobacteria was developed.
We reorganized the genomic information of Synechocystis 6803, and newly identified the Rep protein of pSYSA (CyRepA1). The loss of CyRepA1 causes integration of pSYSA with the chromosome, suggesting that CyRepA1 plays a role as Rep of pSYSA and pSYSA plasmid is essential for Synechocystis 6803. In addition, we have also identified CyRepA2 as a homologue of CyRepA1. Using CyRepA2, we have developed an expression vector pYS that can be overexpressed in a variety of cyanobacteria.

Free Research Field

応用微生物

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

光合成により、光と二酸化炭素によって増殖するシアノバクテリアは環境負荷の少ない物質生産ホストとして注目されている。いくつかのシアノバクテリアは染色体DNAの他に大きなプラスミドを持つことが知られているが、これらプラスミドのDNA複製機構に関する知見は少なく、外来遺伝子の発現などに利用できるベクター系も限られていた。我々はシアノバクテリアのプラスミド複製に関わる遺伝子CyRepAを新たに同定するとともに、CyRepAを利用したベクターシステムpYSを新たに構築した。これらの発見は、シアノバクテリアの産業利用に貢献できる重要な成果である。