CPRバクテリア群が有する特異なリボソーム構造およびその進化の解析

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Candidate phyla radiation (CPR) はバクテリアドメインに属する巨大な単系統群であり，メタゲノム解析などにより発見された未培養の系統を数多く内包している．CPRバクテリアは小型な細胞とゲノムを有し，一部の主要な代謝関連酵素やリボソームタンパク質の遺伝子を欠くことが知られている．本年度は，CPRバクテリアのrRNA遺伝子上に存在する挿入配列に着目して研究を実施した．CPRバクテリアのrRNA遺伝子にはイントロンと見られる挿入配列が高い頻度で存在することが報告されているが，挿入配列の系統分布や進化的背景に関して詳細には明らかになっていない．そこで本研究では，CPRバクテリアのゲノム配列からrRNA遺伝子上の挿入配列を取得し，配列の機能分類および系統解析を行った．その結果，CPRバクテリアのrRNA挿入配列の多くがLAGLIDADGホーミングエンドヌクレアーゼ (LHEs) をコードしていることが示された．LHEsは自身をコードするイントロンの転移に関与しており，転移標的部位のDNAを切断する活性を持つことで知られている．配列解析の結果，既知の生物が持つLHEsは1つまたは2つのLAGLIDADGドメインで構成される一方で，CPRバクテリアのLHEsは基本的に単一ドメインであることが分かった．さらに，CPRバクテリアから見出されたLHEの活性を調べるため，大腸菌における組換え体タンパク質の産生及び精製を行った．精製したタンパク質を用いたアッセイの結果，標的配列に対して切断活性を有することを確認した．本成果は，CPRバクテリアにおける生命現象をin vitroで検証した数少ない例であり，rRNA遺伝子に挿入配列が蓄積している機構の一部を説明することに繋がると考えられる．