挿入配列の土壌環境での動態の解明と新規遺伝子獲得への応用

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環境細菌は、変動しやすい様々な環境に適応し生存するために、複雑な遺伝子発現調節機構に加えて、水平伝播による遺伝子の外部からの獲得やゲノム構造の再編成など、よりダイナミックな遺伝子構造の変化を伴う環境適応機構を有していると考えられる。本研究では、難分解性環境汚染物質分解酵素遺伝子の周辺領域に高頻度で検出される可動性のISに注目することにより、(1) これらISの自然環境での分布と動態の把握、(2) 自然環境での機能的遺伝子カセット創出のメカニズムの解明、(3) ISを利用した新規遺伝子取得方法の確立を達成目標とする。前年度までに、有機塩素系農薬gamma-HCH汚染土壌から直接抽出したDNAを鋳型とし、PCRで増幅した2コピーのIS6100で挟まれた領域に高頻度でgamma-HCH分解に関与するlin遺伝子群が存在することを明らかにし、その成果を国際学術誌に発表した。さらに、(i) IS6100は、gamma-HCH汚染土壌由来DNAからはPCRで検出されるが、各種非汚染土壌からは検出されないこと、(ii) PCRでIS6100が検出されない非汚染土壌をgamma-HCHで人工的に汚染させた場合に、IS6100が検出されるようになること、(iii) 同非汚染土壌を各種芳香族化合物で人工的に汚染させた場合には、IS6100が検出されるようにはならないこと、を確認し、土壌環境微生物中で、gamma-HCH汚染特異的にIS6100の増幅が認められることを明らかにした。また、(i) 汚染化土壌中で、2コピーのIS6100で挟まれた領域の塩基配列が汚染化後の日数によって変化し、IS6100が汚染化により動的挙動を示していること、(ii) 汚染化土壌には既知のlin遺伝子群を有さない微弱なgamma-HCH分解菌が出現しているらしいこと、が明らかとなった。