ミニマムゲノム細菌を用いた遺伝子機能の網羅的同定による生命の基幹システムの理解

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本研究は、近年作成された「ミニマムゲノム細菌」を用い、その機能未知遺伝子の機能を網羅的に解明することで、生物にとって必須な基本システムの全容を解明することを目的とする。ミニマムゲノム細菌は必須遺伝子もしくは準必須遺伝子のみを残したゲノムを持つ細菌であり、473遺伝子（531 kbpのゲノム）のみを持つ。しかし驚くべきことに、この473遺伝子のうち149遺伝子（31.5 %）が機能未知遺伝子であることが分かり、細菌が持つ遺伝子の機能についてあまり理解が進んでいない現状が浮き彫りとなった。本研究では、これらの必須かつ機能未知な遺伝子の機能解明を行うことで、生命システムのより深い理解を目指す。本年度は、マイコプラズマにおいて有効であるテトラサイクリン誘導プロモーター系を用い、これを特異的遺伝子ノックダウン（発現抑制）系であるCRISPR interference（CRISPRi）と組み合わせ、ミニマムゲノム細菌の複数の必須遺伝子をターゲットとし、狙ったタイミングでの遺伝子ノックダウンを引き続き行った。ミニマムゲノム細菌の持つ遺伝子は、ほぼすべてが必須もしくは準必須遺伝子（ノックアウトできるが、ノックアウトすると生育が悪くなると予測される遺伝子）であると思われ、それらの遺伝子が常時ノックダウンされていては菌体の増殖に影響が出るため、発現のオン／オフを行う系が必要となる。その結果、複数の遺伝子について効果的なノックダウンが可能であり、それに伴ってターゲット遺伝子のmRNAの有意な減少、もしくは生育の有意な阻害が認められた。ノックダウン後の細胞を観察したころ、大きな変化は認められなかった。