リバースジャイレースによるゲノム構造制御と極限環境への適応

超好熱菌に特異的に存在するリバースジャイレース(RG)は、単独でDNAに正の超らせんを導入できる唯一のトポイソメラーセである。RGは超好熱菌の高温適応に重要な因子だと考えられているが、この適応機構の詳細は長年謎に包まれている。本研究は、RGによる超らせん制御がより高次のゲノム構造や一本鎖DNA構造にどう影響するか、そしてそれが超好熱菌の高温適応にどう関わるかをDNAシーケンシング技術によって解明する。今年度の進行状況は以下のとおりである。Thermococcus kodakarensisの野生株およびRG破壊株を野生株の至適生育温度である85度で培養し、3C-seqにより各株の染色体構造を解析した。RG破壊株では近距離（<100 kb）相互作用の減少が観察されたが、全体としては大きな染色体構造変化は観察されなかった。続いて、RG破壊株が生育阻害を示す95度で野生株およびRG破壊株を培養し、3C-seqにより各株の染色体構造を解析した。すると、野生株では長距離（>100 kb）相互作用の増加や特定の遺伝子ペア間の相互作用増加など、様々な染色体構造変化が一過的に起こることがわかった。また、このような構造変化はRG破壊株においてより顕著に観察された。以上の結果は、RGが高温ストレスによって引き起こされる染色体高次構造変化の抑制に関わることを示唆している。

超好熱菌に特異的に存在するリバースジャイレース(RG)は、単独でDNAに正の超らせんを導入できる唯一のトポイソメラーセである。RGは超好熱菌の高温適応に重要な因子だと考えられているが、この適応機構の詳細は長年謎に包まれている。本研究は、RGによる超らせん制御がより高次のゲノム構造や一本鎖DNA構造にどう影響するか、そしてそれが超好熱菌の高温適応にどう関わるかをDNAシーケンシング技術によって解明する。今年度の進行状況は以下のとおりである。Thermococcus kodakarensisの野生株およびRG破壊株を野生株の至適生育温度である85度で培養し、3C-seqにより各株の染色体構造を解析した。RG破壊株では近距離（<100 kb）相互作用の減少が観察されたが、全体としては大きな染色体構造変化は観察されなかった。続いて、RG破壊株が生育阻害を示す95度で野生株およびRG破壊株を培養し、3C-seqにより各株の染色体構造を解析した。すると、野生株では長距離（>100 kb）相互作用の増加や特定の遺伝子ペア間の相互作用増加など、様々な染色体構造変化が一過的に起こることがわかった。また、このような構造変化はRG破壊株においてより顕著に観察された。以上の結果は、RGが高温ストレスによって引き起こされる染色体高次構造変化の抑制に関わることを示唆している。