Study of Streptomyces conjugation mechanism and the application for artificial genome evolution

• Project/Area Number: 25292047
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Partial Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Applied microbiology
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: KATAOKA Masakazu 信州大学, 学術研究院工学系, 准教授 (90332676)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): MISHIMA Masaki 首都大学東京, 理工学研究科, 准教授 (70346310)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): IKEDA Haruo 北里大学, 感染制御科学府, 教授 (90159632)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000); Fiscal Year 2015: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000); Fiscal Year 2014: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2013: ¥11,050,000 (Direct Cost: ¥8,500,000、Indirect Cost: ¥2,550,000)
• Keywords: 放線菌 / 接合伝達 / ATPase / ゲノム移行 / TraB / DNAチャネル / 進化 / 接合関連遺伝子群 / 移植 / 線状プラスミド / 環状プラスミド / ttrA / ゲノム

Outline of Final Research Achievements

ATPase activity on the FtsK domain of TraB was essential for the conjugative transfer. All mutations within Walker type domains except T277S abolished the ATPase activity and conjugation. TraB showed specific binding to TraA. Disorder of TraB expression led the decreasing of transfer efficiency. Chromosomal Mobilization Activity (CMA ) between S. lividans strains was extremely enhanced by genomic insertion of the pSN22 tra genes. Deletion of traB or clt (cis-acting locus of transfer) abolished the CMA activity, and deletion of traA decreased the CMA efficiency. Genomic insertion of clt and trans supplying of the tra gene products also enhanced the CMA. Genome insertion of the tra genes also enhanced hetero genomic recombination suggesting that this phenomena would be useful for the next generation genome engineering .

Research Products

• [Presentation] 放線菌プラスミドpSN22の接合伝達における必須タンパク質TraBの機能解析 (2016)
  • Author(s): 矢野嵩紘、宮武徹、片岡正和
  • Organizer: 日本農芸化学会年会
  • Place of Presentation: 札幌 国際会議場
  • Year and Date: 2016-03-28
• [Presentation] 線状プラスミドにおける接合伝達機構の解析 (2016)
  • Author(s): 丸山直也、池田治生、片岡正和
  • Organizer: 日本農芸化学会年会
  • Place of Presentation: 札幌 国際会議場
  • Year and Date: 2016-03-28
• [Presentation] 放線菌接合伝達遺伝子によるゲノム移行 (2016)
  • Author(s): 村端広介、金眞熙、宮武徹、片岡正和
  • Organizer: 日本農芸化学会年会
  • Place of Presentation: 札幌 国際会議場
  • Year and Date: 2016-03-28
• [Presentation] Conjugation in modern microbiology (2016)
  • Author(s): Masakazu Kataoka
  • Organizer: 異分野融合ワークショップ: 微生物生命システム研究と合成生物学の融合
  • Place of Presentation: 奈良先端大学院大学
  • Year and Date: 2016-03-16
  • Invited
• [Presentation] 放線菌プラスミド pSN22 の接合伝達における必須タンパク質 TraB の膜局在及び ATPase 活性に関する解析 (2016)
  • Author(s): 矢野嵩紘、宮武徹、片岡正和
  • Organizer: 日本ゲノム微生物学会年会
  • Place of Presentation: 大岡山 東工大
  • Year and Date: 2016-03-03
• [Presentation] 放線菌接合伝達遺伝子による染色体移行手法の開発 (2015)
  • Author(s): 村端広介、金眞熙、宮武徹、片岡正和
  • Organizer: グラム陽性菌ゲノム機能会議
  • Place of Presentation: 雄琴温泉 雄山荘
  • Year and Date: 2015-08-27
• [Presentation] Optimization of Gene Transfer by the RK2 between Cross-species (2015)
  • Author(s): Takahiro Yokoi, Mitsuhiro Itaya, Hitrotada Mori, Msakazu Kataoka
  • Organizer: American Society for Microbiology
  • Place of Presentation: New Orleans, USA
  • Year and Date: 2015-05-30
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Functional analysis of DNA channel protein, TraB, for Streptomyces conjugation (2015)
  • Author(s): Masakazu Kataoka, Tetsu Miyatake, Mai Kobe
  • Organizer: American Society for Microbiology
  • Place of Presentation: New Orleans, USA
  • Year and Date: 2015-05-30
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 放線菌プラスミドpSN22由来接合伝達遺伝子による染色体移行の解析 (2015)
  • Author(s): 村端広介, Jim Hee Kim, 宮武徹, 横井崇紘, 片岡正和
  • Organizer: 日本農芸化学会 2015年年会
  • Place of Presentation: 岡山県岡山市 岡山大学
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [Presentation] 放線菌接合伝達性線状プラスミド SAP1 の解析 (2015)
  • Author(s): 遠藤翔太、池田治生、片岡正和
  • Organizer: 日本ゲノム微生物学会
  • Place of Presentation: 兵庫県 神戸市 神戸大学
  • Year and Date: 2015-03-06 – 2015-03-08
• [Presentation] いまどきの遺伝子操作：巨大なDNAの扱いと接合伝達の復権 (2014)
  • Author(s): 片岡正和
  • Organizer: 極限環境生物学会
  • Place of Presentation: 沖縄県今帰仁村,ホテルベルパライソ
  • Year and Date: 2014-11-03 – 2014-11-05
• [Presentation] Localization and interaction of TraA and TraB, the essential factor for the conjugative transfer of Streptomyces plasmid pSN22. (2014)
  • Author(s): Masakazu Kataoka, Tetsu Miyatake
  • Organizer: 17th ISBA
  • Place of Presentation: Audin, Turkey
  • Year and Date: 2014-10-08 – 2014-10-12
• [Presentation] Old is New? : New horizon of conjugation in the generation of synthetic biology. (2014)
  • Author(s): Masakazu Kataoka
  • Organizer: Cold Spring Harbor Laboratory meeting, Plasmids: History & Biology,
  • Place of Presentation: Cold Spring Harbor USA
  • Year and Date: 2014-09-21 – 2014-09-24
• [Presentation] Old is New?：合成生物学時代における接合伝達 (2014)
  • Author(s): 片岡正和
  • Organizer: 2014グラム陽性菌ゲノム機能会議
  • Place of Presentation: 鶴岡市 慶應大学
  • Year and Date: 2014-09-03 – 2014-09-05
• [Presentation] Functional analyses of Streptomyces conjugation system: the molecular function and harmonized expression of the DNA channel, TraB. (2014)
  • Author(s): Masakazu Kataoka, Tetsu Miyatake, Mai Kobe
  • Organizer: IUMS congress 2014
  • Place of Presentation: Montreal, Canada
  • Year and Date: 2014-07-27 – 2014-08-03
• [Presentation] ATPase activity and expression of TraB, the DNA channel protein on Streptomyces conjugative plasmid pSN22. (2014)
  • Author(s): 神戸麻衣、片岡正和
  • Organizer: 第8回長野ミーティング：生物資源の有効利用を目指して
  • Place of Presentation: 長野・ラフォーレ白馬
• [Presentation] Construction of a gene cluster transfer system with linear plasmid SAP1. (2014)
  • Author(s): 藤森友真、片岡正和
  • Organizer: 第8回長野ミーティング：生物資源の有効利用を目指して
  • Place of Presentation: 長野・ラフォーレ白馬
• [Presentation] Gene transfer method using cross-species conjugal transfer. (2014)
  • Author(s): 横井崇紘、片岡正和
  • Organizer: 第8回長野ミーティング：生物資源の有効利用を目指して
  • Place of Presentation: 長野・ラフォーレ白馬
• [Presentation] 線状プラスミドSAP1を用いた遺伝子クラスター輸送システムの構築 (2013)
  • Author(s): 藤森友真、池田治生、片岡正和
  • Organizer: 日本放線菌学会2013年度大会
  • Place of Presentation: 広島・メルパルク広島
• [Presentation] 接合伝達機構を用いた大腸菌-枯草菌-放線菌間における遺伝子操作法の確立 (2013)
  • Author(s): 横井崇紘、片岡正和
  • Organizer: グラム陽性菌ゲノム機能会議
  • Place of Presentation: つくば・筑波山ホテル
• [Presentation] 放線菌線状プラスミドSAP1を用いた遺伝子クラスター輸送システム (2013)
  • Author(s): 藤森友真、池田治生、片岡正和
  • Organizer: グラム陽性菌ゲノム機能会議
  • Place of Presentation: つくば・筑波山ホテル
• [Presentation] 生合成系操作における接合伝達システムの応用可能性 (2013)
  • Author(s): 片岡正和
  • Organizer: 日本遺伝学会85回大会
  • Place of Presentation: 横浜・慶應大日吉
  • Invited
• [Presentation] 接合伝達機構を用いたE.coli -B. subtilis間遺伝子操作法の確立 (2013)
  • Author(s): 横井崇紘、板谷光泰、森浩禎、片岡正和
  • Organizer: 日本分子生物学会第36回大会
  • Place of Presentation: 神戸・ポートアイランド
• [Presentation] 放線菌伝達性プラスミドpSN22上の伝達関連タンパク質TraBの解析 (2013)
  • Author(s): 神戸麻依、宮武徹、片岡正和
  • Organizer: 日本分子生物学会第36回大会
  • Place of Presentation: 神戸・ポートアイランド
• [Presentation] 線状プラスミドSAP1 を用いたStreptomycesへの遺伝子クラスター導入系の開発とその評価 (2013)
  • Author(s): 藤森友真、池田治生、片岡正和
  • Organizer: 日本分子生物学会第36回大会
  • Place of Presentation: 神戸・ポートアイランド
• [Remarks] 片岡研HP
  • URL: http://www.kankyo.shinshu-u.ac.jp/~kataokalab/
• [Remarks] SOAR
  • URL: http://www.shinshu-u.ac.jp/soar/