1細胞の環境磁性細菌からのバイオマグネタイト合成遺伝子群の獲得

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本研究では、磁気分離とフローサイトメーターを用いた単一細菌種の調製法、およびMDA (multiple displacement amplification)によるゲノム増幅法を構築し、環境中の少数の磁性細菌からのゲノム獲得を目的とした。はじめに、全ゲノム配列が明らかにされているM. magneticum AMB-1株をモデルとして、少数細胞からのMDAによるゲノム増幅について検討を行った。RT-PCRによる解析の結果、100細胞をテンプレートとして使用することで反応が良好に行えていることが示され、以下の検討においては、100細胞の細菌を使用することとした。池や河川支流から球状の磁性細菌が高い割合で含まれるサンプルと、少数の桿状の磁性細菌が含まれるサンプルを採取し、磁性細菌の分離を行った。球状の細菌が確認されたサンプルの電子顕微鏡観察から、球状の磁性細菌は直径約2岬で、目的とする長形のバイオマグネタイトを合成する細菌であることがわかった。同土壌からゲノムを抽出し、16S rDNA解析を行ったところ、球状の磁性細菌群は、Magnetococcusに近縁の2系統の細菌種から構成されることが示された。また、磁性細菌は土壌中の全細菌のおよそ10%を占めることが示唆され、本サンプル中において優先種であることが考えられた。次に、Race Track法による磁性細菌の磁気分離と、フローサイトメーターによる細胞の分離を連続的に行い、土壌サンプルから磁性細菌を精製した。調製された100細胞をテンプレートとしてMDAを行い、ゲノムを増幅した。MDA産物の16SrDNA解析を行ったところ、得られた100クローン以上のシークエンスは全て同一のMagnetococcusの磁性細菌と相同性を示し、単一細菌種に由来することが確認された。