放線菌の線状ゲノムのダイナミックな構造変化の解析

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14014236
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 木梨 陽康 広島大学, 大学院・先端物質科学研究科, 教授 (80224997)
• キーワード: 放線菌 / 線状染色体 / closed racket frame / キメラ染色体 / 組み換え修復 / アーム置換 / 末端逆位配列 / パリンドローム

研究概要

(1)Streptomyces griseusの線状染色体のダイナミックな構造変化の解析
変異株301-22では、染色体の欠失末端同士が結合して巨大パリンドローム構造を形成していることが分かった。このような構造は、染色体の左右のアーム置換によって生じた異常に長い末端逆位配列(TIR)が再び欠失して、欠失末端同土がTIR内で結合して形成されたと思われる。このような構造をclosed racket frameと名付けた。S. griseusの線状染色体のダイナミックな構造変化を総括して、次のような仮説を提唱した。線状染色体の両末端では常に欠失が起きているが、両末端のTIRは、片方の末端が欠失したときに組み換え修復によってこれを回復するために機能している。欠失がTIRの範囲を超えたときに、もし左右のアーム上に相同DNAがあれば、それらの間の相同組み換えによってアーム置換が起こる。両末端が欠失したときには、末端回復は不可能なので染色体の環状化が起こる。アーム置換の結果TIRが長くなったときは、TIR内で欠失末端同士が結合してclosed racket frame構造が形成される。
(2)S. coelicolorA3(2)の線状染色体とSCP1の相互作用の解析
2106株の2つのキメラ染色体(7200,1800kb)の接合部の塩基配列を決定し、これらが線状プラスミドSCP1と染色体の一点交差で生じたことを明らかにした。また、1800kb染色体の末端塩基配列の解析から、これは両末端に染色体末端とSCP1末端をもち、TIRをもたないことが分かった。一方、7200kbの染色体も同じ2つの末端をもつことが、サザン解析によって示された。このように2つのキメラ染色体はTIRをもたないが、同じ末端配列を分子間で共有している。上述した,TIR間での粗み換え修復が、2つのキメラ染色体の末端同士でも起きている可能性がある。

研究成果

• [文献書誌] K.Goshi, T.Uchida, A.Lezhava, M.Yamasaki, K.Hiratsu, H.Shinkawa, H.Kinashi: "Cloning and analysis of the telomere and terminal inverted repeat of the linear chromosome of Streptomyces griseus"J. Bacteriol.. 184. 3411-3415 (2002)
• [文献書誌] K.Inada, H.Kinashi, O.Nimi, T.Hasegawa, H.Shinkawa: "Characterization of the dnaK locus in Streptomyces griseus"Actinomycetologica. 16. 37-40 (2002)
• [文献書誌] T.Uchida, M.Miyawaki, H.Kinashi: "Chromosomal arm replacement in Streptomyces griseus"J. Bacteriol.. 185. 1120-1124 (2003)
• [文献書誌] M.Yamasaki, Y.Ikuto, A.Ohira, K.Chater, H.Kinashi: "Limited regions of homology between linear and circular plasmids encoding methylenomycin biosynthesis in two independently isolated streptomycetes"Microbiology. 149(in press). (2003)
• [文献書誌] S.Inoue, K.Higashiyama, T.Uchida, K.Hiratsu, H.Kinashi: "Chromosomal circularization in Streptomyces griseus by nonhomologous recombinaton of deletion ends"Biosci. Biochem. Biotech.. 67(in press). (2003)
• [文献書誌] S.Mochizuki, K.Hiratsu, M.Suwa, T.Ishii, F.Sugino, K.Yamada, H.Kinashi: "The large linear plasmid pSLA2-L of Streptomyces rochei contains an unusually condensed gene organization for secondary metabolism"Mol. Microbiol. 48(in press).