プラスミドpCAR1の複製・接合伝達機構の解明

• Project/Area Number: 05J11509
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Applied microbiology
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 新谷 政己 東京大学, 生物生産工学研究センター, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000); Fiscal Year 2006: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2005: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: 分解プラスミド / 接合伝達 / カルバゾール / 水平伝播

Research Abstract

申請者は,カルバゾール(CAR)分解プラスミドpCAR1が宿主内で安定に保持されるためにparWAB産物が必要であることを明らかにした.またプラスミドの分配に際して必要なparB産物の結合サイト(parSと命名)の探索・同定を共同研究により行い,parA-parBの間の領域に存在することを確かめた.pCAR1の分配に関与する遺伝子領域は,pCAR1の属する不和合性群IncP-7プラスミド間で高度に保存されており,本研究の結果はIncP-7群に普遍的なものと考えられる.また,CARによるモデル汚染環境を作製し,プラスミド保持菌株接種後の挙動解析を行った.接種した菌株自身とプラスミドが接合伝達した菌株(transconjugant)とを区別する赤色蛍光タンパク質を利用するシステムを導入し,土壌(黒ボク土)および河川水(荒川中流域より採取)より作製した実環境モデル内におけるpCAR1の水平伝播現象をモニタリングした.このとき各サンプルの全菌体数,生育菌体数の変化,およびCARの消長についても経時的に解析した.その結果,河川水サンプルにおいてpCAR1の接合伝達現象を検出することに成功し,特にCAR(DMSO溶液)を添加したサンプルで,transconjugantの出現率が劇的に増加した.このとき,CARはtransconjugantの出現数と同調的に分解が進んでおり,CARの添加による(1)接種した菌株自身の増加,(2)受容菌となりうる菌株の増加,(3)transconjugantの増加,の3つの影響が考えられた.また得られたtransconjugantの90%以上がPseudomonas属細菌であったが,河川水等に存在するStenotrophomonas属細菌も見出された.これはIncP-7群プラスミドがPseudomonas属以外の菌株に接合伝達したことを示した初めての例である.

Research Products

• [Journal Article] The Sphingomonas plasmid pCAR3 is involved in complete mineralization of carbazole (2007)
  • Author(s): Shintani, M., Urata, M., Inoue, K., Eto, K., Habe, H., Omori, T., Yamane, H., Nojiri, H.
  • Journal Title: Journal of Bacteriology 189 Pages: 2007-2030
• [Journal Article] Characterization of replication, partition, and transfer functions of an IncP-7 plasmid pCAR1 carrying carbazole and dioxin degradative genes." (2006)
  • Author(s): Shintani, M., Yano, H., Habe, H., Omori, T., Yamane, H., Tsuda M., Nojiri, H.
  • Journal Title: Applied and Environment Microbiology 67 Pages: 370-382
• [Journal Article] Large plasmid pCAR2 and class II transposon Tn4676 are functional mobile genetic elements to distribute the carbazole/dioxin-degradative car gene cluster in different bacteria. (2005)
  • Author(s): Shintani, M., Yoshida, T., Habe, H., Omori, T., Nojiri, H
  • Journal Title: Applied Microbiology and Biotechnology 67 Pages: 370-382
• [Journal Article] Recipient range of IncP-7 conjugative plasmid pCAR2 from Pseudomonas putida HS01 is broader than from other Pseudomonas strains. (2005)
  • Author(s): Shintani, M., Habe, H., Tsuda, M., Omori, T., Yamane, H., Nojiri, H.
  • Journal Title: Biotechnology Letters 27 Pages: 1847-1853
• [Journal Article] Characterization of replication, partition, and transfer functions of an IncP-7 plasmid pCAR1 carrying carbazole/dioxin degradative genes.
  • Author(s): Shintani, M., Yano, H., Habe, H., Omori, T., Yamane, H., Tsuda M., Nojiri, H.
  • Journal Title: Applied and Environment Microbiology 掲載予定