複数のアミノ酸生合成に関与していると予想される超好熱菌遺伝子クラスターの機能解析

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15013204
• 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, 教授 (80219170)
• キーワード: Thermus thermophilus / Pyrococcus horikoshii / amino acid biosynthesis

研究概要

Pyrococcus horikoshii OT3株のゲノム情報に基づき、リジン及びロイシン、アルギニンの生合成に関与していると予想された遺伝子クラスターについて解析を行った。
このクラスターと相同性の高いクラスターを有しており、それらがリジン生合成系遺伝子群としてのみ働いているThermus thermophilus HB27株を用いて、2種類の遺伝子破壊株を創製し、それらに、それぞれ該当するP.horikoshii OT3株の遺伝子(PH1724及びPH1721)を導入して、リジン要求性が回復するか否かを検討した。その結果、いずれの遺伝子導入によっても、HB27株の遺伝子破壊株に生じたリジン要求性の回復が認められた。これらの結果から、OT3株の「遺伝子クラスター」が、少なくともリジン生合成には働いていることが明らかとなった。
T.thermophilusの遺伝子組み換え系を、本研究を効率的に遂行していけるようにするために、発現ベクターの改良を試みた。プロモーターを従来型よりも強いものに置換する、コピー数が増大したタイプの変異プラスミドをレプリコンとする、などにより、HB27株での外来遺伝子の発現効率を、従来よりも大幅に増大させることに成功した。さらに、発現ベクター(変異型を含む)の全塩基配列を明らかにし、プラスミドの複製機構及び安定化機構についての知見も得た。
P.horikoshii OT3株の「遺伝子クラスター」が、ロイシン及びアルギニン生合成にも関与しているか否かの検討は、枯草菌を宿主とする系で行ったが、枯草菌で作製したロイシンまたはアルギニン要求性遺伝子破壊株の変異は、これまでのところ対応すると予想されるOT3株遺伝子の導入によっては回復されていない。

研究成果

• [文献書誌] Lombo, Takaya, Miyazaki, Gotoh, Nishiyama, Kosuge, Nakamura, Hoshino: "Functional analysis of the small subunit of the putative homoaconitase from Pyrococcus horikoshii in the Thermus lysine biosynthetic pathway."FEMS Microbiol.Lett.. (in press). (2004)
• [文献書誌] Takayama, G, Kosuge, T., Maseda, H., Nakamura, A., Hoshino, T.: "Nucleotide sequence of the cryptic plasmid pTT8 from Thermus thermophilus HB8 and isolation and characterization of its high-copy-number-mutant."Plasmid. (in press). (2004)
• [文献書誌] Takayama, Kosuge, Sunamura, Matsui, Ishikawa K, Nakamura A, Hoshino T.: "Use of Thermus thermophilus host-vector system for expression of genes from hyperthermophilic archaeon, Pyrococcus horikoshii."J.Jap.Soc.Extremophiles. (in press). (2004)