JCM NewsletterNo. 142011 年

独立行政法人理化学研究所 バイオリソースセンター

ニュースレターNo. 14
JCM の 30 年と理研ライフサイエンス
理研社会知創成事業
本部長 土肥 義治
理化学研究所微生物系統保存事業 (Japan
Collection of Microorganisms: JCM) は、
1981 年に事業を開始して以来、本年で 30年目を迎えます。まずは、国内的にも国際的にも高い評価と信頼を得ている JCM を育て築いてこられた歴代の事業責任者の先生方と、技術開発と基盤研究を組織的に着実に進めてこられた研究者、技術者の方々

JCM ニュースレターに心からお祝いを申し上げたい。

（2011 年）

この 30 年間で、JCM が微生物の関連学会で大きな信頼を勝得て、

No. 14 目次

世界の中核的な微生物保存機関として、微生物の収集、同定、保存、提供のバイオリソース事業を推進されていることを、理研所員の一

JCM の 30 年と理研ライフサ
イエンス（土肥義治）

人として誠に誇らしく思います。30 年間を振り返りますと、JCM は
1

理研のライフサイエンスの発展を先導する歩みであったと思います。
1981 年当時の理研の年間予算は 100 億円程度であり、職員数は 600

微生物系統保存施設設立のころ（駒形和男）

2人余りでした。2010 年現在の年間予算は 1,000 億円、そして職員数

JCM30 年間の歩み

4

は 3,200 人です。

昨年および今年度の事業から

5

ここで、JCM 事業を始めた 1981 年前後の理研の状況を振り返って

JCM 株を使った研究みたい。1971 年に政府は、科学技術会議の答申を受けて、「ライフrpoB' 遺伝子による好塩性
古細菌 Halobacteriaceae

サイエンス研究推進センター」の構想を抱く。その後、センター構想

科の系統分類（峯岸宏明）

7

ダイオキシン分解プラスミ
ド pCAR1 の宿主域の解析（新谷政己）

8の中核機関として理研が機能することを期待され、1974 年に理研にライフサイエンス推進部が設置された。推進部の開設にあたり、ライ
フサイエンス担当の森脇大五郎理事は、報告書の冒頭でライフサイエ

JCM の リ ソ ー ス 事 業 紹 介（第 3 回 微生物株の品質検査） 9

ンス研究推進のあり方について以下のように記述している。

「ライスサイエンスは生物科学を中核として、自然科学全般、さら

コラム

11

には人文科学、社会科学を含め、もっとも総合的な立場で生命そ

編集後記

11

のものや、自然の中での人間の問題を理解し解決しようとするもので、人類が世代を超えて生き続けるための重要な指針ともなり得る科学および技術である。ライフサイエンスの研究では、生命の本質と生物の諸機能を解明する基礎的研究とともに、健康、環境、
人口、食糧、エネルギー等人類が直面する諸問題の解決を自然との調和の中で図る目的志向的研究の基礎から応用までを総合的に遂行すべきものと考える」
1

JCM NewsletterNo. 14

このような科学的展望のもとで、理研で最初に具2011 年

しく強化された。

体的プロジェクトとして開始された事業が、「微生ラ イ フ サ イ エ ン ス 筑 波 研 究 セ ン タ ー の 活 動 は、物系統保存事業」と「新微生物利用技術の開発事

1997 年から発足した各戦略研究センターにその機業」であった。1981 年に、「ライフサイエンス培養能が移ったこともあり、2000 年 12 月に役割を終え

生物部（JCM）」と「筑波建設業務部」が設置された。センターの技術開発部門を改組して、実験動物た。同時に、筑波進出の準備組織として筑波遺伝子のマウス系統、実験植物の系統、細胞材料、遺伝子工学研究室（安藤忠彦主任研究員）を和光に設置し材料の収集、保存、提供を行う我が国の中核機関とた。1984 年に研究施設と研究棟が完成して、ライ

して、バイオリソースセンターが 2001 年 1 月に開フサイエンス筑波研究センターを開設した。その後、 設した。JCM は理研中央研究所の一部門として活動
1986 年にフロンティア研究システムが発足し、ラしていたが、2004 年 7 月にバイオリソースセンター

イフサイエンス関連の研究プロジェクト（思考機能の微生物材料開発室の事業として継続することにな

研究、生体ホメオスタシス研究など）を推進した。 った。30 周年を迎える 2011 年度に、JCM の活動
拠点が和光から筑波に移る予定である。

JCM 事業と筑波研究センターは、主任研究員会議傘
下で定年制の研究者を主体に研究開発事業を進めた。

現在、理研は野依理事長の強い指導理念の下で、一方、フロンティア研究システムでは、任期制の研

社会知創成事業を推進している。本事業は、人類社

究者が時限の研究プロジェクトを推進するという新会が直面している多様な課題の解決を目指して組織しい仕組みが導入された。

横断的研究を進めて新しい科学技術（社会知）を生

フロンティア研究システムの発展形として、1997

み出すことを使命に、2010 年 4 月に発足した。創薬・年に脳科学総合研究センターがライフサイエンス戦

医療技術基盤プログラムとバイオマス工学研究プロ

略研究センターとして最初に設置された。1998 年

グラムを立ち上げた。

にはゲノム科学総合研究センターが設立され、2000

1976 年に森脇理事が中心となり提言した「ライ

年には、発生・再生科学総合研究センター、遺伝子

フサイエンス研究推進のあり方」が、三十数年を経多型研究センター、植物科学研究センターの 3 センて理研において研究体制は実現しつつある。これかターが開設した。さらに 2001 年には、免疫・アレらが、理研ライフサイエンスの成熟期であろう。大

ルギー科学総合研究センターとバイオリソースセン

きな成果を期待したいと思う。

ターが開設され、理研のライフサイエンス研究は著

微生物系統保存施設の設立のころ
元・理研 ライフサイエンス培養生物部長 駒形 和男

理 化 学 研 究 所 の 微 生 物 系 統 保 存 施 設 が Japan

年微生物系統保存施設を設立したと述べている。

Collection of Microorganisms (JCM) と し て 世 界 に

私 は、1981 年 初 代 の 培 養 生 物 部 部 長 を 拝 命 し紹介されたのは 1981 年 7 月チェコスロバキア（現た。就任当時、微生物系統保存施設の英名につい在のチェコ共和国）のブルノで開催された第 4 回ていろいろの案があったが、設立の背景から Japan

世 界 微 生 物 株 保 存 会 議 (The Fourth International

Collection of Microorganisms と決定した。これには、Conference on Culture Collections、ICCC-4) のとき

JCM をカルチャーコレクションのセンター・オブ・である。この発表は、JCM の金内長司博士によってエクセレンスにしたいという意気込みもあった。そ

なされ、その表題は Initiation of Japan Collection of

して、JCM の顧問であった長谷川武治先生とご一緒

Microorganisms であった。そのなかで、日本政府は、 に日本微生物株保存連盟の生みの親である坂口謹一
1971 年将来のライフサイエンス発展のための施策郎先生をお訪ねし、施設の英名を Japan Collectionを決定し、その実現の第一歩として、1974 年理化

of Microorganisms としましたと申し上げたところ

学研究所にライフサイエンス推進部をもうけ、1978“ 大きく出たね ” といわれたのを今でも覚えている。
2

JCM NewsletterNo. 14

その際、1983 年発行の菌株カタログの初版を持参

2011 年てほしいものである。

したが、掲載菌株数は約 600 株であった。最近の 2

また、新薬の創薬にあたって、企業内カルチャー

万を越える保有菌株数に比べれば雲泥の差である。

コ レ ク シ ョ ン (in-house collections) は、 保 存 株 のその後、微生物系統保存施設は組織の改変にとも多様性に欠けており、また、長期の時間軸から考えないバイオリソース・センター微生物材料開発室とると菌株保存に要する費用と、新規に菌株を分離す改名し、その業務はますます拡大し、国際的なネッる費用とがそれほど違わないという説がある。これ

トワークが構築されている。しかし、コレクション

は生物資源を利用する立場からの論であって、この情報豊富な菌株の収集、確実な菌株の保存、迅速れを、公開されているコレクション (public culture

な分譲という基本的業務は変わらない。また、バイcollections) の内容と混同してはならない。生物の多オリソース・センターにとってその他の重要な業務

様性を保全することは一部の産業界のためにあるのもあるので、そのことについて述べたい。

ではなく、人間を含めた地球上の全生物が互いに関細菌分類学は、国際細菌命名規約に基づき新種のわりあい、調和のとれた生態系を保ち、等しく生存記載には基準株の指定と基準株を 2 カ国の 2 カ所以することを目指している。

上のカルチャーコレクションに寄託することを義務

また、憂えるべきことは、生物多様性の研究に大づけている。そして、そのカルチャーコレクション

きな役割を果たす分類学の研究者の減少である。こからの「寄託と公開の証明書」(certificate) がなけれのことは、別途論じられねばならない問題であるが、ば細菌の種は正名 (correct name) として認められな緊急の解決策として、多くの研究者を擁し、研究資材・い。従って、信頼のおけるカルチャーコレクション

資料の豊富なバイオリソース・センターがその任になしに、細菌分類学はなりたたない。年々多数の新当たるべきであろう。このことはまた、開発途上国

種が記載され、2010 年は 611 種が報告されている。 のカルチャーコレクション担当者の教育・訓練にもそして、新種の基準株とともに、参考株、その他の関わり、コレクション間の交流も深まり、有意義な菌株が信頼できるカルチャーコレクションに寄託さことである。

れている。これらの菌株は、研究者に分譲され、正カルチャーコレクションは、他のコレクションと確な分類学的比較が可能となるとともに、さまざま菌株の交換をともなって成長してきた。その際、固の研究分野で用いられている。この点、JCM は国際有の菌株をもたなくてはその対応ができない。その的に高く評価され、基準株の寄託数で世界第二の地ためにも、コレクションにおける研究を援助・強化

位を確立していることは関係者の努力によるものですることが必須である。カルチャーコレクションは喜ばしいことである。

他のコレクションのコピーであってはならない。ま昨今、生物多様性についての関心が高まり、国際

た、確実な情報のない菌株は保存の意味をなさない。

会議も開催されている。大型な動・植物の域内保菌株の保存とともに情報活動が重要なことは言うま

存 (in situ) に比べ肉眼で観察できない微生物の保存でもない。

は動・植物とおのずから異なる途を選ばざるを得な

これらのことの遂行には、バイオリソース・セン

い。世界のカルチャーコレクションは設立以来天文ターに関わる関係者の安定した確保と資金の供給で学的な数の微生物株を保存し、微生物の域外保存 (exある。いずれの国のカルチャーコレクションも資金

situ) の役割を担ってきた。これらの菌株が農業、製に悩まされた歴史をもっており、現在も背負ってい薬、工業、環境問題の研究・開発に貢献してきたこる。しかし、世界の公開されている主要なコレクシとは言うまでもない。一度失った、生物多様性を復ョンは、何らかの公的な資金援助も受けている。微活することは、きわめて困難である。一説によると

生物株は人類共有の資産であり、文化財である。わ

現在カルチャーコレクションに保存されている菌類

れわれは、これを健全な状態で次世代に伝える義務の菌株を失った場合、それらを再分離し、同定し、 と責任がある。バイオリソース・センターの発展のコレクションを復活するためには、140 年を要するために、将来を見据えた立場から十分な公的資金のという。他方、マスコミは、途上国と開発国の資源投入を切望する。

の分配とそれにより得られる利益の配分に目をうばわれているように見受けられる。微生物資源の保存にかかわるバイオリソース・センターにも目を向け
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JCM NewsletterNo. 142011 年JCM30 年間のあゆみ
沿革1980 年

理研・和光キャンパスに微生物系統保存棟（2 階建て 1,500 m2）が完成。

1981 年

微生物系統保存事業（Japan Collection of Microorganisms, JCM）を開始。駒形和男ライフサイエンス培養生物部長が就任。
提供業務を開始。
中瀬崇ライフサイエンス培養生物部長が就任。
超低温微生物保存棟（300 m2）が完成。

1984 年
1989 年
1993 年
1995 年
1999 年
2000 年
2002 年
2004 年
2005 年
2007 年
2007 年2009 年

科学技術振興調整費「アジア地域の微生物研究ネットワークに関する研究」に参加（〜 1999 年）。
生物基盤研究部へ組織改編。
長田裕之生物基盤研究部長が就任。
工藤俊章生物基盤研究部長が就任。
理研バイオリソースセンター（森脇和郎センター長・小幡裕一リソース開発基盤部長）へ組織改編。微生物材料開発室（辨野義己室長）となる。
小幡裕一センター長が就任。
第 2 期ナショナルバイオリソースプロジェクトの中核的拠点機関（一般微生物）となる。
ISO9001 の認証を取得。
大熊盛也室長が就任。

（ 左 ）1986 年 春 の 微
生 物 系 統 保 存 棟。 左下は旧・ライフサイエ
ンス推進部によって紹介された微生物系統保存施設設立時のパンフ
レット表紙。この頃は周りに他の建物が無く
JCM は ” 山の上 ” と呼ばれていた。

（上）菌株の増加によって厚くなって い った カタ ロ
グ。 （ 右） 現在
は 大 熊 室 長を 含めて16 名のスタッフ（派遣 1 名を含む）、パート12 名
で JCM を 運 営しています。
4

JCM NewsletterNo. 142011 年

昨年および本年度の事業から
品質管理

JCM はライフサイエンス培養生物部として 1981 年に事業を開始してから 30 周年を迎えました。2004 年に組織

JCM では新規受入株、あるいは登録・保存した菌株も改編によって理研バイオリソースセンター微生物材料開発室

必要に応じて品質を検査しています（詳しくは後述の「JCM（理研 BRC-JCM）となってからは学術・研究上に重要な「健のリソース事業紹介」をご覧下さい）。2009 年度の受入検康と環境の研究に有用な微生物」および「微生物の種の基

査では 701 株中 26 株（3.7%）、2010 年では 652 株中 16

準となる株」を中心に、そのリソースの充実を図るとともに株（2.4%）に問題が判明しました。この様な場合は寄託者

寄託者・利用者への利便性を一層高めるように努めてまいの方に正しい菌株の再寄託を依頼するなど、信頼性のあるりました。おかげさまで今日では世界有数の微生物リソー

リソース確保に努めています。

ス機関の一つとして認められています。寄託者・利用者の提供手数料の改定を実施

皆様や事業に関連した先生方には厚く御礼申し上げますとともに引き続きご支援・ご指導賜りますようよろしくお願い

理研 BRC ではリソースの収集・保存・品質管理などに関致します。

わる経費は運営費交付金を、リソース提供に関わる経費は
提供手数料として利用者の皆様にご負担いただいておりま

昨年および本年度の事業実績す。この度、受益者負担の徹底を図るため平成 22 年 3 月に提供手数料の改定を行いました。詳しくは下記ホームペー

昨 年 度 は 830 株、 本 年 度（ 平 成 22 年 12 月 20 日現
在、以下同様）は 587 株を収集登録し、JCM 登録株総数

ジ（HP）をご覧下さい。

20,072 株、公開株数 12,058 株となりました（図 1）。また

http://www.brc.riken.jp/inf/distribute/kakaku.shtml

ゲノム DNA リソースも 2007 年にその提供事業を開始して以（理研バイオリソースセンター HP ⇨提供手数料）

来、既に 146 株の微生物株の DNA リソースを公開していま
JCM 株を利用した論文・特許

す（遺伝子材料開発室との共同開発）。微生物株収集では細菌・アーキアの新種発表のための寄託も多く、International

JCM では研究コミュニティーへの貢献度をはかるためJournal of Systematic and Evolutionary Microbiology (IJSEM)に JCM 株を用いた論文や特許事例の調査を行っています。

に提出する「寄託と公開の証明書」の発行数は昨年度が論文では、(A) 寄託者が JCM へ寄託した後に JCM 番号を276 件、本年度も 176 件あり、1 年間に発表される新種・記載して発表した論文、(B) JCM から提供を受けた利用者

新亜種の約 1/4 の基準株が JCM に寄託されていることに（共同研究を含む）がその菌株を用いて発表した論文、(C)なります。一方、ユーザーへの提供数は昨年度が 3,762 株、(A)、(B) 両方を含む論文に分けることができますが、本調本年度が 1,920 株です。本年度の提供数は昨年度の同時査によって 2009 年には 197 報（A, 68 報 ; B, 111 報 ; C,

期より若干減少していますが、これは提供手数料の改定、

18 報 ）、2010 年 に は 253 報（A, 100 報 ; B, 121 報 ; C,

また昨今の経済状況等が影響しているものと考えられます。

32 報）の「JCM 株を利用した論文」を把握することがで

微生物ゲノム DNA リソースの提供は昨年度が 69 件、本年きました。一方、JCM 株を利用した特許化事例は 2009 年

度は 41 件です。

が 14 件、2010 年が 8 件です。こうした論文・特許情報は、
単に菌株情報の充実だけでなく JCM の事業の方向性を検討する上でも重要な資料となります。JCM 株を用いた論文・特許を発表・公開しましたら、どうかご一報いただきますよ
うよろしくお願い致します。
技術研修事業2009 年度および 2010 年度の技術研修を以下のテーマで募集したところ、定員を上回る申し込みがありましたので、それぞれ 2 回ずつ研修を実施しました。微生物リソースをより効果的にご利用いただくために今後も研修事業を継続する予定です。ご希望の研修テーマがありましたらお知らせ下さい。

図 1. 菌株保有数の推移。

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JCM NewsletterNo. 142009 年度： DNA-DNA ハイブリダイゼーションに関する2011 年

ホームページでは新たに「JCM より入手可能なゲノム配列

技術研修

決定株」や「利用者による研究成果」の情報も公開致しま2010 年度： 糸状菌類の遺伝子解析法と顕微鏡観察・分したのでどうぞご利用下さい（図 3）。

離法に関する技術研修

また、下記の JCM の紹介記事もどうぞご覧下さい。
大熊盛也 , 伊藤

広報・宣伝活動隆 2010. 微生物研究を支える理研 JCMの役割 . 生物と化学 48: 215-218.

JCM では研究者・技術者の皆様とコミュニケーションを
健康と環境の研究に関連する JCM 株提供支援取るべく関連学会等でのブース展示を行っています。また、リソースに関する情報をタイムリーに提供するようにメール

健康と環境の研究に役立つ JCM 株をそれぞれのトピック

ニュース（月 1 回）を発行しています。ブース展示の情報はごとにまとめたチラシを作成し、学会等の展示で配布致し

ホームページ・メールニュースでお知らせ致しますので学会にました（図 4）。

参加される方はどうぞブー
スまでお立ち寄りください。また、メールニュース
受信の申し込みは JCM のホームページより承わります。さらに、一般の方にも微 生物やリソース事 業の必要性を知っていただくた
めに毎年の理化学研究所
一般公開での展示や小冊子（ハロー Microbes：図 2）の配布も行っています。

図 2. 小冊子（ハローMicrobes）の表紙。

図 4. 提供チラシの一例。

国内外機関との連携
JCM は第 2 期ナショナルバイオリソースプロジェクトの中核機関（一般微生物）としても活動しており、他のリソー
ス機関と連携しながら事業を推進しております。また、アジア諸国とのリソース事 業の連携を推 進するため Asian
Network for Research Resource Centers (ANRRC) に参画しており、2010 年 11 月には理研・筑波研究所にて第２回会議が開催されました。
リソース開発JCM では独自に、あるいは共同でリソース開発につながる研究開発も行っています。2009 年度には 11 新種（2 新属を含む）、2010 年度には 17 新種（3 新属を含む）を誌上発表し、その基準株等を公開いたしました。

図 3.「JCM より入手可能なゲノム配列決定株」（上）、「利用者による研究成果」（下）のページ。

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JCM NewsletterNo. 142011 年

JCM 株を使った研究

rpoB’ 遺伝子による好塩性古細菌 Halobacteriaceae 科の系統分類
峯岸 宏明

東洋大学 バイオ・ナノエレクトロニクス研究センター

様々な生物群を構成している種の系統学的関係を決定す

16S rRNA 遺伝子塩基配列の相同性、DNA-DNA ハイブリる際にはリボソームの小サブユニットを構成する RNA の塩

ダイゼーションの相同値が特に重要なファクターとなってい基配列が広く用いられている。リボソーム RNA の塩基配る。しかし、Halobacteriaceae 科では多くの種において複数列は保存性が高く、系統関係が離れた生物種同士でも容の 16S rRNA 遺伝子コピーが存在し、その中にはコピー間の易に配列の比較ができる。原核生物では 16S rRNA 遺伝

相同性が低いものもあり、各々の配列で系統樹のトポロジー

子の相同性が 97% 以下であれば別種であると推定できるが大きく異なることが指摘されている（Wright, 2006）。

など、近年の微生物系統分類において重要な指標となってこのような 問 題 を 解 決 すべく、Halobacteriaceae 科もいる。しかし、多くの生物種において複数の異なるコピー

RNA polymerase のサブユニット遺伝子である rpoB′ 遺伝が存在する、形態的特徴を重んじてきた従来の分類体系と子に基づく系統解析が行われてきた（Walsh et. al., 2004；の相違がある、DNA-DNA 相同性との相関がないなど、多Enache et. al., 2007）。しかしながら、これら報告で用いらくの問題も指摘されている。近年では 16S rRNA 遺伝子以れている塩基配列はその内部配列（約 1,200 bp）であり、外の様々な遺伝子についても系統分類学的マーカーとしてまた各属種において使用するプライマーセットも異なり、増有用性が検討されており、その中で RNA polymerase のサ

幅も困難であるなどの問題点が指摘されていた。
そ こ で 我 々 は、 完 全 長 rpoB′ 遺 伝 子 に よ る

ブユニット遺伝子による系統解析も注目されている（Klenk

Halobacteriaceae 科の系統関係を解 析した（Minegishi etand Zillig, 1994）。
古 細 菌 最 大 の グ ル ープ で あ る 好 塩 性 古 細 菌al., 2010）。解析当時にゲノム塩基配列が公開されていた（Halomebacteria 綱 Halobacteriales 目 Halobacteriaceae 科）

5 種を用いて RNA polymerase サブユニット H, B′′, B′,

は 2010 年 12 月現在、38 属 132 種（内 32 属 119 種が正A′の塩基配列から新たに増幅・シークエンス用プライマー

式に学名として認められている）が発表されている。1997

を作 製し、Halobacteriaceae 科 86 種 89 株（うち 84 株は

年 に は Oren ら に よって ”Proposed Minimal Standards

JCM から提供）の rpoB′ 遺伝子全長（約 1,800 bp）の塩

for Description of New Taxa in the Order Halobacteriales”

基配列を解析した。

が提案されており、属種の同定においては極性脂質組成、

その結果、塩基配列 1,827-1,842 塩基、推定アミノ酸

図 1. 16S rRNA 遺伝子塩基配列
および RpoB′推定アミノ酸配列を用いた近隣結合法による系
統 樹 の 比 較。Clade Ⅰ は 1998
年に McGenity らにより定義され た Natrono Group の こ と であり、主に好アルカリ性の好塩性古細菌からなる。両系統樹において clade Ⅰの分岐におけるブートストラップ値は 90% 以
上の高い値を示す。
(Minegishi et al., 2010)

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JCM NewsletterNo. 142011 年

配列 608-614 残基であった。特筆すべきはこれら塩基配る MLSA（Multilocus Sequence Analysis）がその系統分列の違いが 5′末端（N 末端）側に集中し、また 1,812 塩

類関係を推定する上で重要になってきているが、一方で使基にわたり 1 塩基の gap もなくアラインできたことであ用する遺伝子の種類・数、その長さなどによって影響される。近隣結合法および最尤法により構築した系統樹は 16S

ることがあり、各遺伝子の系統分類学的指標としての評価

rRNA 遺伝子に基づくものと類似しているが 16S rRNA 遺が今後重大な課題となるのは間違いないだろう。

伝子では明確に区別できない分類群が明瞭に分けられるな

今 後 も 種 の 数 が 増え 続 けると予 想 され る

ど、新たな分類指標として非常に有用であることが分かっ

Halobacteriaceae 科において、rpoB’ 遺伝子群の系統解析はた。さらに我々は rpoB′ 遺伝子の上流にある rpoH, rpoB′′

16S rRNA 遺伝子と共に解 析することで Halobacteriaceae

遺伝子塩基配列の解析も終了している。

科のより正確な系統分類につながると信じている。

近年、16S rRNA 遺伝子のみならず複数の遺伝子を用い
JCM 株を使った研究

ダイオキシン分解プラスミド pCAR1 の宿主域の解析
新谷 政己

理研 BRC-JCM

基礎科学特別研究員

プラスミドは、接合伝達とよばれる現象によって細菌間

筆者は、内分泌攪乱物質としてよく知られたダイオキシン

を「行き来する」遺伝因子である。プラスミドはその移動にの分解遺伝子群を有するプラスミド pCAR1 について 10 年

伴って宿主に新たな形質を与え、その表現型を大きく変え

以上研究を行ってきた。pCAR1 は、2001 年に東京大学生

る遺伝子の「運び手」であり、細菌の急速な進化・適応能

物生産工学研究センターで単離されたダイオキシン分解菌を担うと考えられている。20 世紀の後半から、環境汚染

Pseudomonas resinovorans CA10 株 (= JCM 16565) より発の原因となる人為起源の化合物（石油製品や有機金属など）見された約 200 kb の環状プラスミドである（図１）。プラ

に対して分解能を有する細菌が数多く単離され研究されてスミド研究の歴史は非常に古いにもかかわらず、pCAR1 のきたが、ある化合物に対する分解遺伝子群は異なる分解菌

全塩基配列を決定した 2003 年当時、pCAR1 上の遺伝子から得られたものであっても、互いに良く似ていることが多は既知のプラスミドのものと相同性が非常に低く、あまり例い。これはプラスミドによって分解遺伝子群が伝播することのない新規なプラスミドであることが判明した。筆者らはで生じると考えられている。また昨今深刻な院内感染を引

pCAR1 の複製・維持・接合伝達というプラスミドの基本機

き起こす多剤耐性菌の多剤耐性もプラスミドを介して出現能について分子遺伝学的解析を行ったが、その後、本プラする。従って（おそらくあまり知られていないが）、プラスミ

スミドは、分解遺伝子の運び手として重要なプラスミドグ

ドは我々人類社会にも密接に関わってくる存在である。

ループの一つに含まれることが解った。そのため期せずして
pCAR1 はそのグループの研究のいわば先駆けとなることができた。基本性質の中でも、pCAR1 がどのような細菌に接合伝達するのかという点は、分解プラスミドを利用した汚染
環境の浄化を目指すにあたり、非常に興味深かった。そこで、
pCAR1 を有する菌株とプラスミドを保持しない菌株の接合実験を行い、新たな接合伝達体が得られるかどうか実験することにした。pCAR1 を保持する元の宿主が Pseudomonas
属細菌だったことから、他の Pseudomonas 属細菌に pCAR1が接合伝達するか、また Pseudomonas 属以外の細菌に接合伝達するのかを調べた。その際、当時東京大学分子細胞生物学研究所の IAM カルチャーセンター（微細藻類を除く IAM
株は現在 JCM に移管）から基準株を 9 株分譲して頂いた。
接合実験の結果、pCAR1 が Pseudomonas 属細菌の複数種に接合伝達可能である一方、Pseudomonas 属以外の基準株には接合伝達しなかった。従って pCAR1 は Pseudomonas

図 1. ダイオキシン分解プラスミド pCAR1。
（Maeda et al., 2003; Takahashi et al., 2009）

属細菌を主な宿主とすることが明らかになった。
その後筆者らは、pCAR1 の宿主が示す表現型は、同じ
8

JCM NewsletterNo. 142011 年

Pseudomonas 属細菌であっても、宿主ごとに違ってくること力を発揮するために適したモデル環境と pCAR1 の宿主のを様々な観点から示してきた。そこで、pCAR1 を有する菌組み合わせを明らかにできた。

株の種類を変えた場合、実際の環境中ではどのように「振また、本プラスミド保持菌株を、土壌や河川水といったる舞う」のか、その動態解析（汚染物質分解能・生残性・

環境試料中の細菌と接合させ、赤色蛍光タンパク質の発接合伝達性など）も行ってきた。その際、雑多な細菌を含現を指標に接 合伝 達体の取得を試みた（図２）。その結む環境試料を用いた実験は、試料の採取時の季節・天候・果、Pseudomonas 属細菌の他に、微 生物分類学的に目レ

時刻・場所などの違いによって構築する実験系の再現性がベルで異なる Stenotrophomonas 属細菌を新たな宿主とし低いことが懸念された。そこで滅菌した人工土や環境水をて得ることに成功した。不思議なことに、本菌株と類縁の用意し、Pseudomonas 属 細 菌 7 種、 非 Pseudomonas 属 細Stenotrophomonas maltophila JCM 1975T を JCM より購入し菌 3 種の基準株（IAM 株 9 株を含む）を接種した人工的て、実験室内で pCAR1 の接合伝達実験を試みたが、接合なモデル環境を作製して動態モニタリングを行ったところ、伝達体を得ることはできなかった。この原因は未だ明らか

再現性の高い良好な結果を得ることができた。詳細は割愛になっていないが、接合の条件が異なること、環境試料中するが、本実験によって pCAR1 を有する菌株がその分解ではプラスミドが複数の細菌を経由して Stenotrophomonas
属細菌に伝達したこと等が考えられる。
筆者は現在、環境中におけるプラスミドの宿主域を解明するべく、理研の基礎科学特別研究員として JCM に所属している。これまでの研究にヒントを得て、大半は培養が難しいとされる環境細菌から、培養を介さない手法でプラスミドの接合伝達体を取得しようとしている。特に pCAR1 のように、実験室内では Pseudomonas 属細菌しか宿主としないプラスミドが、もしも培養できない細菌に接合伝達することが解れば非常に面白い。このような研究を、多様な細菌が保存され、各々に対する単離・分離法および菌体の同定法が整った JCM という世界有数のカルチャーコレクショ
ンで行うことができることは非常に心強い。いつの日かプラ
スミドの新宿主を（願わくは全く新しい細菌）を JCM に寄託できるようになればと強く思う。

図 2. pCAR1 を環境細菌と接合伝達させた後平板培地に塗布した結果、pCAR1 を有する菌株は赤色蛍光を示す。

JCM のリソース事業紹介 （第３回 微生物株の品質検査）

このコーナーでは JCM におけるリソース事業がどの様な質管理が大変重要になっています。JCM では菌株受入時や手順で行われているのかをなるべく具体的に紹介致します。

アンプルなど提供標品の補充時、クレーム対応時、あるい

初回は菌株の受入れについて、前回は公式保存の手順につは提供数の多い菌株は優先的に菌株の品質検査を行っていて紹介しました。今回は、菌株の品質検査について紹介います。微生物の種類や状況に応じて実施する品質検査のします。

項目は異なりますが、主に以下の品質検査を行います。

現 在、JCM に は 年 間 約 800 株 の 菌 株 が 寄 託され、◆コロニー観察、細胞形態観察3,000 株以上の菌株をユーザーへ提供しています。しかしほとんどの菌株に対し、コロニー形態もしくは細胞の形

これまで寄託のために送られてくる菌株の数 % において、態観察を行います（図 1）。寒天培地上で生育する菌株につ誤った菌株であったり、コンタミ等の問題が判明しています。

いては、寒天培地上のコロニー形態を観察し、その形態がまた、受託した菌株の維持管理には細心の注意を払ってい寄託者からの情報や文献情報と合致しているか、あるいは

ますが、さらに菌株の確実性を確認する必要性があります。

単一であるかなどの確認を行います。必要に応じ、培地のこのように信頼性のあるリソースを提供するためにはその品

種類や培養温度などを変えた複数の培養条件で菌株を培
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ますが、これらについても、ゲノム DNA 抽出後、PCR 増幅とその遺伝子解析によってゲノム DNA の品質を確認し、提供を行っています。
1)

M. Sakamoto et al. 2010. J. Med. Microbiol. 59: 1293.

◆

その他の試験
必要に応じて、生理・生化学性状や化学分類学性状の確認を行います。特に、上述のコロニー形態、細胞形態、遺伝子解析等では菌株の品質を確認できない場合や、菌株
図 1. コロニー観察（左）やグラム染色（右）による菌株の確認。
左は Tetraploa sp. JCM 14424、右は Bacillus subtilis JCM 20038。

の履歴が古く遺伝子情報がない場合などに実施され、学術誌などに記述されている既存の情報と菌株の性状が一致するか確認されます。例としては、細菌同定キット〔API 細菌

養し、コンタミの有無を確認します。異なるコロニー形態

同定キット (BioMerieux) や ID テスト（ニッスイ）〕によるが混在する場合や寒天培地上でコロニーを形成しない場合

表現性状の確認（図 3）や、菌体内脂肪酸組成、イソプレなど、コロニー形態での判別が困難な場合には、顕微鏡

ノイドキノン組成、DNA G+C 含量などの機器分析を行う場

下での細胞形態を観察します。状況に応じてグラム染色や
DAPI 染色などを行い菌株の純度を確認します。

合があります。また、一部の有用機能（例えば難分解性物◆ているか学術誌の情報に基づき、確認作業を行っています。

質の資化性）を有する菌株に対しては、その機能を保持し遺伝子解析
新規受入菌株やこれまでの保有株を含めて、細菌およびアーキアでは年間約 2,000 検体、真菌（糸状菌、酵母）では約 400 検体に対して遺伝子解析を行っています。細菌、アーキアでは通常ダイレクトシークエンシングによる 16S
rRNA 遺伝子解析を行っていますが、好塩性アーキアのように複数の異なる 16S rRNA 遺伝子コピーを持つ場合にはクローニングによって確認することもあります。また、異なるコロニー形態が混在する場合にはコロニーごとに遺伝子解析をすることがあります。さらに一部の細菌・アーキアに対しては、hsp60 遺伝子 1) などのハウスキーピング遺伝子の解析も進めています。真菌では 18S rRNA 遺伝子、ITS 領
域遺伝子、D1/D2 領域遺伝子の解析を順次進めています。
現在、菌株が新規に寄託された際、ほとんどの菌株に対し遺伝子解析を進めており、寄託者からは塩基配列データを提供して頂いています。このデータは JCM で実施する遺伝子解析の結果と比較することで、寄託された菌株が微生
図 3. 同定キットによるグラム陰性好気性細菌の生理試験。

物材料寄託申込書に記載されている微生物と同一であるか確認するために使用しています（図 2）。一方、遺伝子情報のない寄託菌株やこれまでの保有菌株についても順次、遺以上は JCM における品質検査ですが、寄託菌株の信頼伝子解析を進めており、これらデーターは以降の品質管理
データとするとともに菌株情報として公開していく予定です。
また、理研 BRC では微生物ゲノム DNA の提供を行ってい性の確認にあたり JCM における受入検査だけでなく寄託者によるチェックも必要と判断した場合、あるいは JCM において確認することが難しい機能を保有する株などは、寄託者の方に提供標品の確認をお願いする場合があります。その際はどうかご協力いただけますようお願い致します。
JCM では菌株の信頼性に加えて菌株に関連する学術情
報や培養情報などの情報付加を行い、より品質の高い菌株

図 2. 近縁種との 16S rRNA 遺伝子塩基配列のアライメント。

を提供できるよう努めています。
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コ ラ ム
新綱（New class）細菌との出会い
陸上温泉郷のバイオマットから分離した Ignavibacterium album Mat9-16T(= JCM 16511T) は Chlorobi 門の綱レベル（Ignavibacteria 綱）で新規の細菌であるが、緑色光合成菌のみで構成されていた本菌群において唯一光合成能を有さず、従来の Chlorobi 門に属する細菌とは全く性質の異なる細菌であった (Iino et al. 2010. Int. J. Syst. Evol.
Microbiol. 60: 1376)。
Mat9-16 株との出会いはサンプリングに誘われたことに始まるが、決して狙って分離できたわけではない。時間が余ったから採取目的とした熱水のそばにあったバイオマットもついでに採取し、せっかく採取したから寒天培地にバイオマットを塗抹して、何の気なしに 3 ヶ月間培養・観察を続けたら、新しくコロニーが形成されていることにたま
たま気付いて、釣菌してみたのが Mat9-16 株であった。すなわち、偶然の連続によるものであった。一方で、その後は苦難の日々であった。この菌株は、何度、継代しても何故か小さく薄いコロニーを 1 つしか形成してくれなかったのである。16S rRNA 遺伝子塩基配列をかろうじて解析できたが、Mat9-16 株は類縁の微生物との相同性が 82%しかなく、どのような微生物であるか全くわからなかった。新規性が極めて高いことは喜ばしいことであったが、そもそも「好気性菌か嫌気性菌か？」、「高温菌か中温菌か？」、「独立栄養性か従属栄養性か？」といった基礎情報すら得られなかったのである。正確な培養条件を把握できなかったため、全ての作業は直感だけが頼りであった。詳細を語ると話が尽きないため割愛させて頂くが、試行錯誤を重ねに重ねることで培養を増強することに成功し、バイオマット収集から実に 1 年半を経て、遂に Mat9-16 株の純粋分離に至った。
Mat9-16 株に限らず微生物の未知数が高まる程、教科書やマニュアルを見ても参考になる情報はなく、分離者の感性が多分に問われる。Mat9-16 株の純粋分離は運良く、勘が当たっただけかもしれない。しかし、日々の努力がなければ、運を引き寄せることすら叶わず、巡ってきた運も見逃していたであろう。全ては思いつきかもしれないが、それは経験あってこそ思いつくものである。知識や技術の習得は当然必要であるが、感性を常に磨き上げる努力も必要不可欠であり、日々の小さな努力や経験の積み重ねなしに未知の領域を開拓することはできないと切に感じる。
分離作業は地道な作業かもしれないが、未知の微生物の培養が可能になれば、それは研究・開発の領域を拡張するリソースとなり、そこで得た経験は新たなリソース発掘のための知識・技術となる。新たなリソースを発掘することで、学識を深化させる一助になればと願う。とは言うものの、目前にいる菌株達は曲者揃いで、いつまでも頭を悩ませられるものである。
（飯野隆夫）

図 1. 分離源のバイオマット。

図 2. ネガティブ染色をした I. album Mat9-16 の TEM 写真。

編集後記
微生物リソースのみならず、30 年間で JCM に提供して頂いた知識や技術は膨大な量です。リソースの更なる充実、品質向上を目指すと共に、付随する情報も維持・向上できるよう努めたいと思います。研究の進歩に伴い、JCM のニーズも多様化しているかと思います。それらにも応じられるよ
う一層の努力を行いたいと思います（TIN）。

おかげさまで JCM も設立 30 周年を迎えることができました。設立の頃とは JCM の運営方式もコレクションを取り巻く社会情勢もだいぶ変わってきたように思います。微生物
リソースを失うことなく次世代に渡していけるよう、どうか
引き続きご支援の程お願い致します（TI）。

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独立行政法人理化学研究所 バイオリソースセンター 微生物材料開発室
No. 14〒 351-0198 埼玉県和光市広沢 2-1 TEL: 048-467-9560 FAX: 048-462-4617（2011 年 3 月発行） E-mail: inquiry@jcm.riken.jp URL: http://www.jcm.riken.jp/