新たな染色体外DNA維持機構の解明と画期的な分子育種技術への応用

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納豆ネバ成分“ポリ-γ-グルタミン酸”の生合成遺伝子クラスターから新奇な染色体外DNA維持遺伝子edmSが見いだされた。本遺伝子は55アミノ酸からなる超小型タンパク質EdmSをコードしていた。本EdmSタンパク質を基盤とするDNA維持(EDM)機構の解明が急がれている。昨年、本機構が鞭毛形成タンパク質との機能的相互作用を介して成り立つとする驚くべき可能性が示された。最有力候補として鞭毛基底部の形成に関与するFliFタンパク質の名前が挙がっている。そこで、まずEdmSとFliFの両タンパク質の発現が人為的かつ同時にオンオフできる発現ベクターを新たに作製した。次いで、鞭毛形成/走化性(fla/che)オペロン全域を欠く枯草菌変異株に導入し形質転換体を得た。選択圧を負荷しない条件下でベクターDNAが維持されるかどうか調査したところ、極めて良好なベクター維持効果が認められた。本結果は概ね35の構造遺伝子を含むfla/cheオペロンのうち、本DNA維持機構の成立に関わっているのは唯一FliFタンパク質(fliF遺伝子)ということを意味している。さて、大腸菌やヒトをはじめ様々な生物種の全ゲノム解析が完了する中、複雑な生命現象を説明するには遺伝子の数が余りにも少ないことが分かってきた。その補完機構として“Moonlighting”タンパク質による機能重複/変換が提唱されている。本研究では、図らずも鞭毛形成の主役と信じられてきたFliF因子がEdmSと相互作用することでDNA維持装置に変換されることを暗示する結果を得た。私の知る限りこのような報告は先に例がない。今後は両タンパク質分子間の相互作用メカニズムに係る精密分析が課題になる。さらに、大腸菌や巨大菌等の異種微生物を宿主とした場合の該EDM効果について調べた。結果、少なくともバシラス種において同程度の効果が認められた。