染色体改変変異株によるバクテリア環状ゲノム構造の構築原理の解明

• 研究課題/領域番号: 14014251
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 国立遺伝学研究所
• 研究代表者: 仁木 宏典 国立遺伝学研究所, 放射線・アイソトープセンター, 助教授 (70208122)
• 研究期間 (年度): 2002
• 研究課題ステータス: 完了 (2002年度)
• 配分額: 5,700千円 (直接経費: 5,700千円); 2002年度: 5,700千円 (直接経費: 5,700千円)
• キーワード: 大腸菌 / 核様体 / セントロメア / 染色体工学 / 分配

研究概要

塩基配列が解読されたバクテリアゲノムを巧妙な遺伝学的手法を使い大規模に改変することが可能となった。このような染色体レベルでの変異株の体系的な解析により、細胞内でバクテリア染色体を構築するための機構を解き明かすことができると期待できる。
まず染色体の一部を切り出しシス機能部位を失った染色体をもつ変異株の作成し、染色体分配おける核様体構造の変化について調べた。大腸菌染色体上oriCの近傍の84.7minから0.1minにわたる720kbの領域を切りだした染色体分断株では染色体分配に異常が認められた。蛍光核染色により核様体の局在を観察したところ、この染色体分断株は無核細胞を生じる事はないもののしばしば小さな核様体と大きな核様体に不均等に分かれた核様体をもつ細胞が観察された。また細胞内のoriCの局在性を蛍光in situハイブリダイジェーション法により解析した結果、核様体の異常が認められた染色体分断変異株では複製したoriCの両極方向への移動が阻害されていた。これらの結果より、染色体の84.7minから0.1minの範囲内にoriC領域の移動に関わるシス領域が存在するものと結論した。さらに、欠失変異株やプラスミドによる細胞内局在性の解析方法を組み合わせて、最終的に大腸菌の染色体分配においてDNA分配にシス位で機能している領域を25bpまで特定することができた。
染色体を構築にどのような影響を知るためには、細胞内での染色体構造を知ることが必須である。この目的のため、生細胞での染色体の可視化を試み、これに成功しバクテリア生細胞での核様体の動的な構造変化を明らかにすることができた。この方法により、さきの25bp領域を欠失した変異株では確かに核様体が細胞周期を通じて卵型を保ち野生型のような動的な形態変化が失われていた。染色体上のシス領域により核様体構造が変化することを初めて明らかにした。