強相関バイオサーファクタントの油水分離機構の基本原理とその利用

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13031047
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 跡見 晴幸 京都大学, 工学研究科, 助教授 (90243047)
• Keywords: reverse gyrase / DNA topology / positive supercoiling / topoisomerase / 超好熱菌 / 始原菌 / 非共有結合 / 強相関

Research Abstract

今年度は超好熱始原菌Thermococcus kodakaraensisのreverse gyraseに関して研究を進めた。Reverse gyraseはATP依存的にDNAのpositive supercoilingを触媒するDNA topoisomeraseの一種である。Reverse gyraseが高温環境でのDNAの安定化に寄与すると考えられたため、多数の超好熱菌に関して、本酵素の存在が確かめられた。さらにデータペースに存在する全ゲノム情報を解析した結果、全ての超好熱菌ゲノムに存在し、全ての常温菌ゲノムに存在しないORFはreverse gyrase遺伝子のみであることを見出した。これらの事実からreverse gyraseは超好熱菌の生育にとって必須であることが示唆された。そこで、reverse gyraseが超好熱菌の生育にとって必須であるかどうかを実験的に検証することにした。T.kodakaraensisのゲノム解析の結果、reverse gyrase遺伝子はゲノム上に唯一つ存在することが判明した。そこでT.kodakaraensisのtrpE欠損株を宿主とし、trpE遺伝子をマーカーとしてT.kodakaraensisのreverse gyrase遺伝子の破壊を試みた。この結果、tryptophan非要求性の形質転換体が複数得られ、またPCRやSouthern blot解析により、Tk-rgyが破壊されていることが確かめられた。様々な培養温度でΔrgy株と宿主の増殖特性を比較したところ、Δrgy株は全ての温度で宿主細胞よりも低い比増殖速度を示し、高温領域でその傾向が顕著となった。93℃ではΔrgy株の生育は観察されなかった。したがって高温領域における生命維持にはDNA(ゲノム)のtopologyが重要であることが実験的に証明された。

Research Products

• [Publications] H.Atomi, T.Fukui, T.Kanai, M Morikawa, T.Imanaka: "Description of Thermococcus kodakaraensis sp. nov., a well studied hyperthermophilic archaeon previously reported as Pyrococcus sp. KODI."Archaea,. 1・4(in press). (2004)
• [Publications] T.Kanamori, N.Kanou, H.Atomi, T.Imanaka: "Enzymatic characterization of a prokaryotic urea carboxylase"J.Bacteriol.,. 186・9(in press). (2004)
• [Publications] T.Amo, H.Atomi, T.Imanaka: "Biochemical properties and regulated gene expression of the superoxide dismutase from the facultatively aerobic hyperthermophile, Pyrobaculum calidifontis"J.Bacteriol.,. 185・21. 6340-6347 (2003)
• [Publications] T.Tanaka, T.Fukui, H.Atomi, T.Imanaka: "Characterization of an exo-β-D-glucosaminidase involved in a novel chitinolytic pathway in Archaea"J.Bacteriol.,. 185・17. 5175-5181 (2003)
• [Publications] T.Sato, Toshiaki Fukui, H.Atomi, T.Imanaka: "Targeted gene disruption by homologous recombination in the hyperthermophilic archaeon Thermococcus kodakaraensis KOD1"J.Bacteriol.,. 185・1. 210-220 (2003)
• [Publications] 跡見晴幸, 今中忠行: "超好熱菌の高温環境適応戦略"生化学. 75・7. 561-575 (2003)