Adaptation mechanisms of ubiquitous thermophiles under growth inhibitory conditions

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Geobacillus属好熱菌は様々な環境に遍在し，それには常温環境も含まれる。これは好熱菌の分布としては非常識で，Geobaillus属細菌には幅広い環境に適応できる特異的な能力（高度適応能）があると考えられる。Geobacillus属細菌の細胞利用技術を研究する過程で，代表者は生育阻害に晒されたGeobacillus属細菌が適応に資する様々な応答をすることを見出した。これら生育阻害応答の理解は，生物の適応戦略を知る上で，さらには様々な応用を考える上で興味深い。本研究では，Geobacillus属細菌における生育阻害応答の全体像を明らかにするべく，当該現象に関わる制御因子ならびに実行因子を包括的に解析することを目的としている。この目的において，B株とA株の解析を行った。Geobacillus属細菌のHTA426株から派生したB株は，熱不安定な核酸合成酵素の遺伝子（BSpyrF）をもつが，核酸飢餓に晒されると核酸自給株を発生させる。本現象は，シャペロン様因子の誘導によってBSpyrFを安定化させるためと推察していた。ところが令和4年度の研究の結果，BSpyrF領域がプラスミドとして高コピー化し，その発現量が異常に向上することが核酸自給の理由であることが明らかとなった。この現象は，複製領域に依存せずにプラスミドが複製されることを暗示し，その性質は本菌の適応能力の一環と考えられる。このような現象は報告例がなく，予想外の新たな展開に繋がっている。HTA426株派生のA株は，プロモーターのない核酸合成遺伝子（pyrF）をもつ。これを核酸飢餓に晒すとIS転位が促進され，pyrF上流にISが挿入されることで核酸自給できるようになった株が発生する。この発生はsigX発現によって促進されたことから，令和4年度ではsigX高発現株の網羅的転写変動解析を行った。