デオキシリボザイムを用いた特定微生物の検出法の開発

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廃水処理に広く用いられている活性汚泥法における問題のひとつに糸状性細菌の急激な増殖により引き起こされる汚泥沈降性の低下、すなわちバルキングがある。細菌の増殖活性は、細菌細胞中のrRNAの存在量と相関があることが知られている。従って、活性汚泥中において、糸状性細菌由来の16S rRNAの検出と定量は活性汚泥のバルキング傾向を評価するための重要な指標となりうる。そこで本研究において16S rRNAの配列特異的切断に基づいた迅速・簡便な定量法を考案した。すなわち、複数種の16S rRNA存在下において標的16S rRNAのみを特異的に切断し、その後、電気泳動により切断された16S rRNA断片と未切断片を分離し、それぞれのRNA断片の定量を行うことで全16S rRNAにおける標的16S rRNAの存在比が求められる。16S rRNAの配列特異的切断には、一本鎖のDNAから成り、任意のRNA配列を特異的に切断する機能を持つデオキシリボザイムを利用した。モデル実験より得られた結果を基に、活性汚泥に対し本手法の適用を行った。処理槽中の活性汚泥の一部を毎日一定時刻に抜き取り、RNAを抽出し、バルキングの起因菌であるSphaerotilus属の16S rRNAを、デオキシリボザイム法を用いて定量した。また、同属由来16S rDNAを定量的PCRによって測定し、比較解析を行った。標的16S rDNA存在量の挙動は概ねSVIの変化と一致し、Sphaerotilus属細菌の存在量と汚泥の沈降性の相関が示された。一方、16S rRNAはバルキングの早期発見のための有効な指標であることが示された。