ゲノム変異によらない環境適応とそれを安定かつ長期的に記憶する機構

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生物システムは一般に、環境の変化に応じて表現型と遺伝子型を柔軟に変化させ、その環境に適応することが可能である。代表者らの先行研究により、ストレス環境下における耐性株の出現は、突然変異と選択からなる一般的な進化機構に加え、ゲノム変異を伴わない環境適応とその表現型を安定かつ長期的に記憶する機構が寄与していることが示唆されている。本課題では、抗菌薬の一種である細胞壁合成阻害剤に対する耐性能獲得をモデルとし、記憶機構を担う遺伝子群の同定およびその分子機構の解明を目指した。ゲノムDNA立体構造の変化およびそれが保持されることによって適応能が安定かつ長期的に記憶されているという仮説のもと、昨年度は、ゲノムDNAの立体構造を制御するNAPs（Nucleoid Associated Proteins）遺伝子群破壊株の作製およびその進化実験により、記憶機構に関与すると考えられる複数のNAPs遺伝子の同定に成功した。また、細胞壁合成阻害剤に対する耐性能の獲得には、点変異や小規模な欠損および挿入変異の他に大規模なゲノム重複も大きく寄与することを明らかにした。そこで本年度は、同定されたNAPs遺伝子群のさらなる解析を目指し、より詳細な進化実験を執り行ったところ、lrp、ihfA破壊株の耐性能獲得は顕著に抑制されることが判明した。また、大規模なゲノム重複に関与するとされているリコンビナーゼ遺伝子recA破壊株の進化実験およびゲノム変異解析を行ったところ、細胞壁合成阻害剤に対する耐性能の獲得過程においてゲノム重複が抑制され、少数の変異のみにて耐性化がなされていることが判明した。しかしながら、同定された変異を親株のゲノムに導入しても耐性能が付与されない場合が多々あり、ゲノム変異を伴わない環境適応および記憶機構の存在がより強く示唆された。