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Analysis of conjugation system in obligate intracellular bacteria (Rickettsia) and its application to the gene manipulation system

Research Project

Project/Area Number 19K22536
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 49:Pathology, infection/immunology, and related fields
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

Hayashi Tetsuya  九州大学, 医学研究院, 教授 (10173014)

Project Period (FY) 2019-06-28 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Keywordsリケッチア / ゲノム解析 / プラスミド / ICE / 接合伝達 / 遺伝子改変系 / トランスポゾン / 遺伝解析系 / 必須遺伝子 / 遺伝子改変技術 / 偏性細胞内寄生菌
Outline of Research at the Start

他の偏性細胞内寄生菌と同様に、リケッチアの解析は取扱いの煩雑さ等のために大きく遅れている。本研究では、日本紅斑熱リケッチアの非病原性近縁種に接合伝達系をコードするプラスミド(pLON)が存在するという我々自身の発見に基づいて、偏性細胞内寄生菌にもプラスミド接合伝達系が存在することを証明し、pLON接合伝達能を活かしたトランスポゾン(Tn)挿入変異導入系の開発を試みる。この変異導入系が確立できれば、リケッチアの細胞内増殖に必要な遺伝子の網羅的探索が可能となり、「大規模なゲノム縮小が生じている偏性細胞内寄生菌で、どの程度の遺伝子が実際に必須であるのか」という大きな学問的な問いに挑むことができる。

Outline of Final Research Achievements

We analyzed a novel Rickettsia species (Ca, R. longicornis) and its plasmid (pRlon) to show the presence of plasmid-mediated conjugation systems in obligate intracellular bacteria, develop a gene manipulation system based on the conjugation system of pRlon, and systematically identify the Rickettsia genes essential for their growth in host cells. We found that a conjugation system different from that of pRlon is encoded by an integrative conjugative element (ICE) called Rickettsia Amplified genetic element (RAGE) in Rickettsia. However, systematic comparison of conjugation systems of all conjugation systems so far found in Rickettsia revealed that all conjugation systems, including those found in Ca. R. longicornis, contained multiple pseudogenes. This result indicates that all conjugation systems present in Rickettsia currently circulating in the world have been inactivated.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、偏性細胞内寄生菌であるリケッチアの新菌種のゲノム解析によって見出したプラスミドに着目し、これまでに報告の無い偏性細胞内寄生菌での接合による遺伝子伝達系の存在の証明、さらにこのプラスミドの接合系を利用したリケッチアでの遺伝子改変系の開発とこれを用いた増殖必須遺伝子の網羅的同定に挑戦した。染色体上のRAGEと呼ばれる遺伝因子上にも新たな接合伝達系を同定できたが、既知のリケッチアのRAGEやプラスミドと比較解析を行った結果、解析した全ての接合系には複数の偽遺伝子(失活した遺伝子)が存在することが明らかとなった。この知見は、現存するリケッチアの接合伝達系は機能を失っていることを示唆する。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report

Research Products

(6 results)

All 2021 2020 2019

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Genomic Features of Rickettsia heilongjiangensis Revealed by Intraspecies Comparison and Detailed Comparison With Rickettsia japonica.2019

    • Author(s)
      Kasama K, Fujita H, Yamamoto S, Ooka T, Gotoh Y, Ogura Y, Ando S, Hayashi T.
    • Journal Title

      Front. Microbiol.

      Volume: 6

    • DOI

      10.3389/fmicb.2019.02787

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 次世代シーケンサの活用によって広がる細菌のゲノム研究2021

    • Author(s)
      林哲也
    • Organizer
      第94回日本細菌学会総会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Genome analysis of “Candidatus Rickettsia longicornii” revealed unique mobile genetic elements2021

    • Author(s)
      笠間健太郎、後藤恭宏、藤田博己、山本正悟、小椋義俊、安藤秀二、林哲也
    • Organizer
      第94回日本細菌学会総会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 比較ゲノム解析による極東紅斑熱リケッチア日本分離株のゲノム特性の解明2020

    • Author(s)
      笠間健太郎、藤田博己、山本正悟、大岡唯祐、後藤恭宏、小椋義俊、安藤秀二、林哲也
    • Organizer
      第93回日本細菌学会総会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 比較ゲノム解析による極東紅斑熱リケッチア日本分離株のゲノム特性の解明2020

    • Author(s)
      笠間健太郎, 藤田博己, 山本正悟, 大岡唯祐. 後藤恭宏, 小椋義俊,安藤秀二, 林哲也
    • Organizer
      第93回日本細菌学会総会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 1.Low genomic diversity of Rickettsia heilongjiangensis revealed by genomic comparison of Japanese and Chinese isolates2019

    • Author(s)
      Kentaro Kasama, Hiromi Fujita, Tadasuke Ooka, Yasuhiro Gotoh, Shuji Ando, Tetsuya Hayashi
    • Organizer
      APRC2 (2nd Asia-Pacific Rickettsia Conference)
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2019-07-04   Modified: 2022-01-27  

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