ゲノム情報に基づくファイトプラズマの人工培養系の確立と形質転換換の試み

• 研究課題/領域番号: 17658151
• 研究種目: 萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 応用分子細胞生物学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 難波 成任 東京大学, 大学院農学生命科学研究科, 教授 (50189221)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 3,500千円 (直接経費: 3,500千円); 2006年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円); 2005年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
• キーワード: ファイトプラズマ / ゲノム / 退行的進化 / トランスポーター / 微量元素

研究概要

ファイトプラズマを人工培養するための培地条件および環境条件の検討を行うため、Phytoplasma asteris OY strainのゲノムプロジェクトより得られた配列情報をもとに、代謝系およびトランスポーター遺伝子について詳細な解析を行い、昨年度は、ファイトプラズマが多くの物質を宿主に依存して生活する退行的進化を遂げた生物であることを明らかにした。今年度は、OY strainと近縁なAYWB strainのゲノムが2006年に米国で解読されたことを受けて、両者の比較ゲノム解析を行い、地理的に隔離されたこれらのゲノムにおける可塑性と保存性を調べるとともに、ファイトプラズマに共通して欠けている代謝系を調べた。まず、両ゲノムのGC-skew値を調べたところ、他のグラム陽性細菌と異なり、ゲノム全域にわたって不規則であり、ゲノムの再編成が頻繁に起こった痕跡を示唆した。また、両strain間におけるオーソログ遺伝子の構成を比較したところ、並び方の保存されていない約300kbpのゲノム領域が認められた。これらの結果は、ファイトプラズマゲノムが可塑性に富んでいることを示唆しており、ファイトプラズマが周囲の環境に柔軟に対応して進化してきたためではないかと考えられた。一方、OY strainと同様に、アミノ酸合成系や脂肪酸合成系、ペントースリン酸回路、F_0F_1型ATP合成酵素の遺伝子がゲノム中にコードされていないことが明らかとなり、これらの遺伝子欠損はファイトプラズマに共通した特徴であることが示唆された。これらの結果から、ファイトプラズマを人工培養するためには、アミノ酸、脂肪酸に加えて、ATPなどの核酸類を培地に添加することの重要性が示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Presence of two glycolytic gene clusters in a severe pathogenic line of Candidatus Phytoplasma asteris. (2007)
  • 著者名/発表者名: Oshima, K., Kakizawa, S., Arashida, R., Ishii, Y., Hoshi, A., Hayashi, Y., Kagiwada, S., Namba, S.
  • 雑誌名: Molecular Plant Pathology (in press)
• [雑誌論文] Diversity and functional importance of phytoplasma membrane proteins. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kakizawa, S., Oshima, K., Namba, S.
  • 雑誌名: Trends in Microbiology 14 ページ: 254-256
• [雑誌論文] Positive selection acting on a surface membrane protein of plant-pathogenic phytoplasmas. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kakizawa, S., Oshima, K., Jung, H.Y., Suzuki, S., Nishigawa, H., Arashida, R., Miyata, S., Ugaki, M., Kishino, H., Namba, S.
  • 雑誌名: Journal of Bacteriology 188 ページ: 3424-3428
• [雑誌論文] Interaction between the membrane protein of a pathogen and insect microfilament complex determines insect-vector specificity. (2006)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, S., Oshima, K., Kakizawa, S., Arashida, R., Jung, H.Y., Yamaji, Y., Nishigawa, H., Ugaki, M., Namba, S.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 10 ページ: 4252-4257
• [雑誌論文] Positive selection acting on a surface membrane protein of plant-pathogenic phytoplasmas. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kakizawa, S., Oshima, K., Jung, H.Y., Suzuki, S., Nishigawa H., Arashida R., Miyata, S., Ugaki, M., Iishino, H., Namba, S.
  • 雑誌名: Journal of Bacteriology (in press)
• [雑誌論文] Interaction between the membrane protein of a pathogen and insect microfilament complex determines insect-vector specificity. (2006)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, S.Oshima, K.Kakizawa, S., Arashida, R.Jung, H.Y., Yamaji, Y., Nishigawa, If., Ugaki, M., Namba, S.
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci.USA 10 ページ: 4252-4257
• [図書] Recent Research Developments in Bioenergetics (2006)
  • 著者名/発表者名: Oshima, K., Namba, S.
  • 総ページ数: 17
  • 出版者: Transworld Research Network
• [図書] Mycoplasmas : Molecular Biology, Pathogenicity and Strategies for Control (2006)
  • 著者名/発表者名: Namba, S., Oshima, K., Gibb, K.
  • 総ページ数: 20
  • 出版者: Horizon Bioscience