合成細菌における再構築から明らかにするスピロプラズマ遊泳運動メカニズムとその起源

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昨年度までの主な研究成果である合成細菌におけるスピロプラズマ遊泳運動の再構築と、そのスピロプラズマらせん反転遊泳運動が異なる2種類の細菌アクチンMreBにより引き起こされることを明らかにした結果を筆頭著者としてまとめた論文がScience Advances誌に受理、公開された。本研究ではスピロプラズマが辿ったであろう動かない細菌が運動能を獲得するという進化を、合成細菌を用いて実験室で再現することを最終年度の目標としている。その第一段階として、合成細菌に遊泳運動を付与する二種のMreBに対しランダムに変異を導入することで遊泳におけるMreBの役割をより詳細に解明することを目指した。まずMreBへのランダム変異導入により運動能を失った合成細菌をスクリーニングするため、コロニー形状の変化による遊泳運動能の有無のスクリーニング方法を検討した。寒天の濃度と培地に含まれる血清の種類を検討することで、遊泳運動能の有無によりコロニー形状に違いが見られる条件がわかった。PCRを用いてMreBに対しランダムに変異を導入し、コロニー形状によりスクリーニングした結果、形態が元の合成細菌と同様になったもの、らせん状の形態を持つものの運動しないもの、らせん反転運動が遅いものなどさまざまな変異体を取得することができた。変異箇所をシークエンシングで調べたところ、ATP加水分解活性部位やサブユニット間の相互作用に関わる部分、膜結合部位を含むC末端の欠失などの変異が見られた。今後さらにランダム変異の結果を取得することで、遊泳のメカニズムの詳細について重要な示唆を与えることができると考える。