高度好熱性細菌Thermus thermophilusの遺伝学的研究とその応用

1993 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 03454066
• 研究種目: 一般研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 応用微生物学・発酵学
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 星野 貴行 筑波大学, 応用生物化学系, 助教授 (80219170)
• 研究期間 (年度): 1991 – 1993
• キーワード: 高度好熱性細菌 / 形質転換 / 遺伝子地図 / Thermus thermophilus / プラスミド / カロテノイド

研究概要

本研究は、高度好熱性細菌Thermus thermophilusの耐熱性生体機能の様々な分野への応用を目指して、T.thermophilusの遺伝学的解析・育種法の確立を目的として行なわれたものである。
本研究では、まず、Thermus thermophilus HB27株の染色体の制限酵素切断地図の作製に成功した。その結果、本菌株のゲノムサイズが約2Mbであることが明らかとなった。また、HB27株が、主染色体以外に、約250kbの巨大プラスミドpTT27を保有していることも併せて明らかにした。
次に、本菌が有している性質のひとつであり、遺伝学的解析・育種法として有用と考えられる形質転換機構について、そのメカニズムを解析した。また、形質転換を用いて近接した遺伝子のマッピングが可能であることを具体的に明らかにした。さらに、プラスミドの形質転換効率の改善法についても検討を加え、その効率を30倍増大させることにも成功した。
本菌の遺伝学的確立の基礎となる各種変異株の分離と解析も精力的に行なった。特に、本菌の特長のひとつであるカロテノイド生産能に関しては、カロテノイド低生産変異株、過剰生産変異株を多数分離し、それらの性質について遺伝学的および生化学的検討を加えた。
各種遺伝子のクローニングを行い、カロテノイド生合成系の律速酵素の一つと考えられるフィトエン合成酵素の遺伝子(crtB gene)、プロリン生合成系の遺伝子(proC gene)については、全塩基配列も決定した。さらに、これら遺伝子を含む種々の遺伝子の染色体制限酵素地図上の存在部位を決定し、Thermus thermophilus HB27株染色体の遺伝子地図のプロトタイプを完成した。

研究成果

• [文献書誌] Takayuki Hoshino: "Molecular cloning and sequence analysis of the crtB gene of Thermus thermophilus HB27,an extreme thermophile producing carotenoid pigments." Appl.Environ.Microbiol.59. 3150-3153 (1993)
• [文献書誌] Kazuyuki Tabata: "Physical map of the extreme thermophilic bacterium Thermus thermophilus HB27 chromosome." FEBS Lett.331. 81-85 (1993)
• [文献書誌] Takayuki Hoshino: "Plasmid marker rescue transformation in Thermus thermophilus." J.Ferment.Bioeng.76. 276-279 (1993)
• [文献書誌] Takayuki Hoshino: "Isolation and partial characterization of carotenoid underproducing and overproducing mutants from an extremely thermophilic Thermus thermophilus HB27." J.Ferment.Bioeng.77. 131-136 (1994)
• [文献書誌] Takayuki Hoshino: "Recombination index as a tool for genetic fine mapping in Thermus thermophilus." FEMS Microbiol.Lett.(in press).
• [文献書誌] Takayuki Hoshino: "Molecular cloning and sequence analysis of the proC gene encoding Δ^1-pyrroline-5-carboxylate reductase from an extremely thermophilic eubacterium Thermus thermophilus HB27." Biochem.Biophys.Res.Commun.(in press).