クエン酸生産糸状菌におけるオリゴマイシン耐性変異株のミトコンドリア遺伝子解析

糸状菌Aspergillus nigerにおいて、ミトコンドリアはクエン酸生産の場としても極めて重要であるが、クエン酸生産と呼吸機能およびミトコンドリア遺伝子の遺伝的機構との関連性については従来は全く研究されていなかった。そこで、本申請研究においては表現型としてオリゴマイシン耐性を示すミトコンドリア遺伝子変異株を作成し、変異に関わる遺伝子領域の塩基配列を決定した。マンガンイオンを過剰に含む培地内で分生子を生育させて、9株のオリゴマイシン耐性変異株を取得した。これらはトリエチルチン感受性であり、最少培地における生育が親株と比較して劣っていた。これらの結果から、ミトコンドリア遺伝子上にコードされているATPaseサブユニット6または9をコードする遺伝子に変異があると推定された。そこで、代表変異株LORM-4Lに関して、変異が予想された領域付近のミトコンドリアDNA断片をクローニングして塩基配列を決定した。親株(野性型)のATPaseサブユニット6の遺伝子と比較したところ、代表変異株LORM-4Lでは771塩基対から成る読み取り枠中の508番目の塩基がGからAに変化しており、GAA→AAAの変化によってアミノ酸としてはグルタミン酸からリシンへと変化していることが明らかとなった。この部分はATPaseサブユニット6においては高次構造に影響を及ぼす部分であり、当該変異によりLORM-4Lはオリゴマイシン耐性を獲得したものと考えられた。ATPaseサブユニット9遺伝子に関しては正常であった。一方、オリゴマイシン耐性変異株についてクエン酸生産性を調べたが、いずれの株においてもグルコース消費性が減少しており、これに伴いクエン酸生産性も極端に低下していた。

糸状菌Aspergillus nigerにおいて、ミトコンドリアはクエン酸生産の場としても極めて重要であるが、クエン酸生産と呼吸機能およびミトコンドリア遺伝子の遺伝的機構との関連性については従来は全く研究されていなかった。そこで、本申請研究においては表現型としてオリゴマイシン耐性を示すミトコンドリア遺伝子変異株を作成し、変異に関わる遺伝子領域の塩基配列を決定した。マンガンイオンを過剰に含む培地内で分生子を生育させて、9株のオリゴマイシン耐性変異株を取得した。これらはトリエチルチン感受性であり、最少培地における生育が親株と比較して劣っていた。これらの結果から、ミトコンドリア遺伝子上にコードされているATPaseサブユニット6または9をコードする遺伝子に変異があると推定された。そこで、代表変異株LORM-4Lに関して、変異が予想された領域付近のミトコンドリアDNA断片をクローニングして塩基配列を決定した。親株(野性型)のATPaseサブユニット6の遺伝子と比較したところ、代表変異株LORM-4Lでは771塩基対から成る読み取り枠中の508番目の塩基がGからAに変化しており、GAA→AAAの変化によってアミノ酸としてはグルタミン酸からリシンへと変化していることが明らかとなった。この部分はATPaseサブユニット6においては高次構造に影響を及ぼす部分であり、当該変異によりLORM-4Lはオリゴマイシン耐性を獲得したものと考えられた。ATPaseサブユニット9遺伝子に関しては正常であった。一方、オリゴマイシン耐性変異株についてクエン酸生産性を調べたが、いずれの株においてもグルコース消費性が減少しており、これに伴いクエン酸生産性も極端に低下していた。