シロアリ腸内原生生物群集の遺伝資源の開拓と水平伝播した遺伝子に関する研究

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異種生物間の遺伝子の水平伝播、特に多様な代謝・機能を有する細菌から真核生物への水平伝播は、新しい機能や代謝の獲得など生物の適応進化に極めて重要な役割を果たしてきたと考えられている。本課題では、シロアリ腸内の共生微生物群集を題材として、群集中の原生生物が細菌から水平伝播で獲得した遺伝子群を同定して解析し、遺伝子水平伝播が腸内の原生生物の適応進化に果たした役割を考察することを目的とする。昨年度までに、ヘミセルロースの分解関連遺伝子や解糖系酵素遺伝子群に加え、non-phosphorylating glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPN)遺伝子が細菌から水平伝播で獲得したものであることを見出し、分子系統学的にも確認した。今年度は、GAPN遺伝子特異的なPCRプライマーを用い、オオシロアリの共生原生生物を顕微鏡下でマイクロマニピュレータ装置を利用して、単一細胞で分取して、RT-PCRにより遺伝子が由来する原生生物種の同定を実施した。その結果、オキシモナス目の原生生物種が細菌由来のGAPN遺伝子を有していることを明らかにした。GAPNは、NADPをNADPHに還元してglyceraldehyde-3-phosphateから3-phosphoglycerateを生成する酵素である。NADPHは細胞成分の生合成に必須であり、セルロース分解で生じる糖を利用する解糖系の一部反応をバイパスすることで、NADPHを必要量供給すると考えられた。難培養のオキシモナス目原生生物の代謝能は未解明であるが、腸内の原生生物で発現する遺伝子群の中に、一般の微生物のNADPHの生成に重要とされるペントースリン酸経路酵素遺伝子群はほとんど認められず、細菌からの遺伝子水平伝播の意義を考察することができた。