2015 Fiscal Year Annual Research Report
シアノバクテリアのゲノムコピー数制御システムの構築
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25850056
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture |
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Principal Investigator |
渡辺 智 東京農業大学, 応用生物科学部, 准教授 (10508237)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | シアノバクテリア / DNA複製 / リン酸代謝 / メタボローム / トランスクリプトーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
淡水生シアノバクテリアSynechococcus elongatus PCC 7942、Synechocystis sp. PCC 6803は、細胞周期の全てのステージにおいて、細胞あたり複数コピーのゲノムを保持している。しかしながら複数コピーゲノムの複製機構や、ゲノムコピー数を規定するメカニズムは不明であった。平成26年度までの研究結果からSynechococcusのゲノムコピー数は培地中のリン酸濃度に強く依存すること、またその制御にはリン酸飢餓ストレス（以後P-ストレス）に応答する転写因子Xが関与することが示された。平成27年度は以下の項目について研究を実施した。
（１）P-ストレスによって引き起こされるゲノムコピー数減少のメカニズムの解明：P-ストレス時のDNA量、複製活性、細胞数を解析した。その結果、P-ストレス下ではDNAの複製開始が特異的に阻害されることが示された。一方、DNA複製の進行、細胞数はコントロールと同程度であった。これらの結果からP-ストレス下では、DNA複製と細胞分裂頻度のバランスが崩れることによって、ゲノムコピー数が減少すると考えられた。
（２）P-ストレスの代謝への影響： P-ストレスによる代謝産物量の変化についてメタボローム解析を実施した。その結果P-ストレス下では核酸前駆体の減少が確認された。
（３）転写因子Xの機能解析：Xの制御する遺伝子を同定するために、Xの過剰発現株を用いてRNA-seq解析を行った。その結果、リン酸ストレス応答におけるセンサーキナーゼSphSとレギュレーターSphRに加え、SphS-Rを負に制御するSphUの顕著な誘導発現が確認された。転写因子XがSphS-Rシグナル伝達系とクロストークすると考えられたため、XとsphS遺伝子の二重破壊株を作製した。現在これらの株に関してゲノムコピー数への影響を解析中である。
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