リボソームＲＮＡ遺伝子をプラスミドだけで維持する細菌の進化

仅在质粒上维持核糖体 RNA 基因的细菌的进化

• 批准号: 18J00444
• 负责人: 按田 瑞恵
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J00444/
• 关键词: プラスミド; rRNA; 染色体; ゲノム; バクテリア

バクテリアのrRNAオペロンは、ゲノムで最大のレプリコンである主染色体に存在することが常識とされてきた。近年我々は、そうした従来の常識に従わないバクテリア、すなわち、rRNAオペロンを主染色体に持たずに高コピープラスミド上にのみ持つバクテリアとして、プロテオバクテリア門Aureimonas ureilyticaを発見した。本研究は、rRNAオペロンの主染色体上からの欠失が（１）どの程度一般的な現象なのか、（２）どのようなメカニズムで起こったのか明らかにすることを目的としている。最終年度は（２）に向けて、rRNAオペロンがプラスミドだけに存在する４つの単系統において遺伝子組成の祖先状態推定を行った。この結果、染色体からrRNA遺伝子が失われたタイミングにおいて、プラスミド型複製開始タンパク質ファミリーの一種であるRep_3の獲得が共通していることを明らかにした。次にRep_3プラスミドの進化シナリオを調べたところ、元々Rep_3プラスミドを持ちにくかった祖先において、Rep_3プラスミドがrRNAオペロンを獲得することで必須なプラスミドとなり、プラスミドの宿主域が拡大したことが推定された。様々なプラスミドファミリーがある中で、Rep_3だけが見出されることを考察するために、ゲノムデータベースを用いてrRNAオペロンが存在するプラスミドのサイズやコピー数を調べたところ、Rep_3だけが高コピープラスミドから見つかった。以上から、染色体からのrRNAオペロンの欠失には、高コピープラスミドの宿主域の拡大が重要であることが示唆された。

バ ク テ リ ア の rRNA オ ペ ロ ン は, ゲ ノ ム で biggest の レ プ リ コ ン で あ る master chromosome に exist す る こ と が sense と さ れ て き た. In recent years I 々 は, そ う し た 従 to の sense に 従 わ な い バ ク テ リ ア, す な わ ち, rRNA オ ペ ロ ン を master chromosome に hold た ず に high コ ピ ー プ ラ ス ミ ド on に の み hold つ バ ク テ リ ア と し て, プ ロ テ オ バ ク テ リ ア door Aureimonas ureilytica を 発 see し た. This study は, rRNA オ ペ ロ ン の master chromosome か ら の owe が loss (1) the ど の degree generally な phenomenon な の か, (2) the ど の よ う な メ カ ニ ズ ム で up こ っ た の か ら Ming か に す る こ と を purpose と し て い る. Final year は (2) to け に て, rRNA オ ペ ロ ン が プ ラ ス ミ ド だ け に exist す る 4 つ の 単 system に お い て heritage 伝 presumption of child の ancestral state line を っ た. こ の results, chromosome か ら rRNA heritage 伝 lost son が わ れ た タ イ ミ ン グ に お い て, プ ラ ス ミ ド type duplicate タ ン パ ク qualitative フ ァ ミ リ ー の a で あ る Rep_3 の get common が し て い る こ と を Ming ら か に し た. Time に Rep_3 プ ラ ス ミ ド の evolution シ ナ リ オ を adjustable べ た と こ ろ, yuan 々 Rep_3 プ ラ ス ミ ド を hold ち に く か っ た ancestors に お い て, Rep_3 プ ラ ス ミ ド が rRNA オ ペ ロ ン を get す る こ と で must な プ ラ ス ミ ド と な り, プ ラ ス ミ ド の host domain が company, big し た こ と が presumption さ れ た. Others 々 な プ ラ ス ミ ド フ ァ ミ リ ー が あ る で, Rep_3 だ け が shows さ れ る こ と を investigation す る た め に, ゲ ノ ム デ ー タ ベ ー ス を with い て rRNA オ ペ ロ ン が exist す る プ ラ ス ミ ド の サ イ ズ や コ ピ ー number を adjustable べ た と こ ろ, Rep_3 だ け が high コ ピ ー プ ラ ス ミ ド か ら see つ か っ た. Above か ら, chromosome か ら の rRNA オ ペ ロ ン の owe lost に は, high コ ピ ー プ ラ ス ミ ド の host domain の company, big が important で あ る こ と が in stopping さ れ た.

项目成果

rRNA遺伝子がプラスミドだけに存在するバクテリアのゲノム進化

rRNA基因仅存在于质粒上的细菌的基因组进化

• 发表时间: 2019
• 作者: 按田 瑞恵;山内 駿;坂本 光央;高島 昌子;大熊 盛也;豊田 敦;岩崎 渉
• 通讯作者: 岩崎 渉

必須遺伝子の存在するプラスミドとバクテリアは進化の過程でどのように共存してきたのか

在进化过程中，含有必需基因的质粒和细菌是如何共存的？

• 发表时间: 2020
• 作者: 按田瑞恵;山内駿;岩崎渉
• 通讯作者: 岩崎渉