光合成微生物シアノバクテリアにおける新奇プラスミド複製因子の発見

【発表論文】
本研究成果は国際学術誌「Frontiers in Microbiology」のオンライン版に掲載されます。
著者： Kazuma Ohdate, Minori Sakata, Yutaka Sakamaki, Kaisei Maeda, Kaori Nimura-Matsune, Ryudo Ohbayashi, Wolfgang R. Hess and Satoru Watanabe
タイトル：Discovery of Novel Replication Proteins for Large Plasmids in Cyanobacteria and Their Potential Applications in Genetic Engineering
掲載誌名：Frontiers in Microbiology (2024)
受諾日：令和６年１月31日（２月14日掲載予定）

【概要】
東京農業大学大学院バイオサイエンス専攻、大館和真、坂田実乃里 修士課程学生、坂巻裕 博士課程学生（研究当時）、荷村（松根）かおり 博士研究員、渡辺智 准教授、東京工業大学科学技術創成研究院化学生命科学研究所、前田海成 助教、静岡大学理学部、大林龍胆 助教 および Freiburg大学 Wolfgang R. Hess 教授らの研究グループは、光合成微生物であるシアノバクテリアのプラスミド複製に関わるタンパク質CyRepXを新たに同定し、これを用いたベクターを開発しました。

【用語注釈】
(*1)　シアノバクテリア
藍藻とも呼ばれる原核微細藻類です。植物の葉緑体の祖先生物と考えられており植物と同様の酸素発生型光合成により増殖します。
シアノバクテリアは多種多様な生物群であり海、湖沼、氷河など地球上の様々な環境に生息しています。
増殖に有機炭素源を必要とせず、光合成によりCO2を吸収しながら成長すること、さらに植物よりも増殖が早いことから、持続型物質生産を可能とする次世代ホストとして世界中で注目されています。

(*2) プラスミド
微生物の細胞内に存在するDNA分子で、染色体DNAとは別のシステムで独立して複製します。
大腸菌などでは10 kbp程度のプラスミドが一般的ですが、シアノバクテリアは例外的に100 kbp規模の巨大なプラスミドを保持する種が多く見つかっています。

(*3) 発現ベクター
細胞内での遺伝子発現のために設計されたプラスミドです。
発現ベクターには、発現させる配列 (本研究の場合、GFP遺伝子)やその発現を制御するための配列、マーカー遺伝子（薬剤耐性遺伝子など）に加え、ホストの細胞内での複製に必要な“自律複製領域”が必要です。
本研究で構築したp6031およびp6090ベクターは大腸菌の複製開始領域ColE1とシアノバクテリアの複製のための領域としてCyRepXを持っており、大腸菌とシアノバクテリアの両方の細胞内で複製できます。
このようなベクターをシャトルベクターと呼びます。