超好熱古細菌「動く遺伝子」の細胞間転移機構の解明とそれを応用した遺伝子改変系開発

阐明超嗜热古菌“移动基因”的细胞间转移机制，并利用该机制开发遗传修饰系统

• 批准号: 00J03459
• 负责人: 森永 弥生
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-00J03459/
• 关键词: 遺伝子ホーミング; 可動性イントロン; 古細菌; ホーミングエンドヌクレアーゼ

1 古細菌rRNA遺伝子における可動性イントロンの分布パターンの多型解析古細菌の16Sおよび23SrRNA遺伝子内部に多数のイントロンを見いだした。これらの挿入パターンを体系的に比較解析して,近縁種間や同種内の株間におけるイントロン挿入パターンの多型を明らかにし,rRNA遺伝子座においてイントロンが高頻度で挿入されるホットスポットを少なくとも19箇所見いだした。これらを踏まえ,イントロン挿入多型がイントロンの水平伝播によって生じたことを明らかにした。2 イントロン水平伝播の鍵酵素,LAGLIDADG型ホーミングエンドヌクレアーゼ(HE)の性状解析・塩基長が600前後のイントロン内部にopen reading frame(ORF)を見いだし,情報学的解析からこれらがLAGLI-DADGファミリーに属するDNA切断酵素(ホーミングエンドヌクレアーゼ;HE)であると予測した。このうちAeropyrum pernix K1の16Sおよび23SrRNA遺伝子イントロンにコードされるI-ApeIおよびI-ApeIIが,それぞれ19bp,22bpの特定の配列をもつ本鎖DNAを切断するHEであることを実験的に示した。・I-ApeIおよびI-ApeIIの認識配列に塩基置換を導入してDNA切断活性を検討し,これらのHEが標的配列内の特定の数塩基を厳密に認識し,それ以外の塩基は認識がそれほど厳密でないことを示した。・I-ApeIの触媒活性部位と予測されるアミノ酸モチーフ(LAGLIDADGモチーフ)にランダムなアミノ酸置換を導入し,DNA切断活性に必要なアミノ酸残基を同定した。3 古細菌イントロン由来HEのX線結晶構造の解析古細菌Thermoproteus sp. 061株の16SrRNA遺伝子イントロンにコードされるHE(I^Tsp061I)のX線結晶構造を解析しDNA結合表面と考えられるβサドル構造を見いだした。

1. The distribution of mobile genes in archaea rRNA gene was analyzed by polymorphism analysis. Most of the genes in archaea 16S rRNA gene and 23S rRNA gene were analyzed by polymorphism analysis. A comparative analysis of these two systems showed that there were 19 polytypes of rRNA in the near interspecific and intraspecific loci. This is the first time I've ever seen a woman who's had sex with someone else. 2. Analysis of the open reading frame(ORF) of LAGLI-DADG type DNA cleavage enzyme, LAGLI-DIDADG type DNA cleavage enzyme, LAGLI-DADG type Aeropyrum pernix K1 16S and 23S rRNA gene pairs include I-ApeI and I-ApeII, including 19bp and 22bp sequences specific to the sequence of this DNA. I-ApeI and I-ApeII are recognized by DNA cleavage activity, and specific DNA bases within the target sequence are recognized by DNA cleavage activity. I-ApeI catalyst active site and prediction of the acid residue (LAGLIDADG) in the introduction of acid replacement,DNA cleavage activity necessary for the acid residue determination 3. Analysis of X-ray Crystal Structure of Archaebacteria Thermoproteus sp. 061 Strain of 16S rRNA Gene and DNA Binding Surface of HE(I^Tsp061I)

项目成果

Morinaga, Y., Nomura, N., Sako, Y.: "Population dynamics of archaeal mobile introns in natural environments : a shrewd invasion strategy of the latent parasitic DNA"Microbes and Environments. 17. 153-163 (2002)

Morinaga, Y.、Nomura, N.、Sako, Y.：“自然环境中古菌移动内含子的种群动态：潜在寄生 DNA 的精明入侵策略”微生物与环境。

Nomura, N., Morinaga, Y., Kim, E., Sako, Y., Uchida, A.: "Heterogeneous yet partially similar introns reside in identical positions of the rRNA genes in natural isolates of the archaeon Aeropyrum pernix."Gene. 295. 43-50 (2002)

Nomura, N.、Morinaga, Y.、Kim, E.、Sako, Y.、Uchida, A.：“在古细菌 Aeropyrum pernix 的天然分离株中，异质但部分相似的内含子位于 rRNA 基因的相同位置。”基因