産業酵母のベストゲノムを求めて
原島

はじめに

俊

なったと記憶しています．この夢は結局，「音楽で飯を食っていくほどの才能はない，もっと堅実なことを考え

本特集の趣旨は，私どもシニアーが，研究の中身よりなさい」という父のアドバイス？によって断念しました

むしろ研究を進めてきたその時々で考えたことを若いが，小学校の高学年の頃からジャズを聴いていた結構ま

方々にお伝えし，エールを送ることがであることは理解せた小学生でした．音楽家になる道は断念しましたが，しているつもりです．しかし，恥ずかしながら，研究生

今に至るまで，音楽，特にジャズは，私にとっては生涯活を振り返ってみると，それぞれの場面で確固とした哲の趣味であり，小さい時に音楽に導いてくれた母，そし学があったわけでもなく，言わば流れるままに研究生活て「音楽を仕事にする程の才能はない」とアドバイスしを過ごしてきたことを思い知らされました．とても哲学てくれた父には大変感謝しています．ここで音楽の道にが散りばめられたような原稿は書けませんので，生い立進んでいれば，バイオヘのキャリアはなかったことになちから現在に至るまで，時間経過に従って，研究の中身ります．

と多少の個人的な回想を含めた原稿になってしまいまし
たこと，お許し願いたいと思います．

1）生い立ち1961（昭和 36）年 4 月，今治市立美須賀中学校に入学しました．中学校は実家のすぐそば，藤堂高虎が築城した今治城のすぐ横にあり，「海城」と言われる珍しい城で，城のまわりのお堀には海水が入って来る構造に

私は，1949（昭和 24）年 5 月 21 日，愛媛県今治市となっていました．校舎は，道を隔てたお堀のすぐそばでいう小さな地方都市で，父，原島修，母，釟子の長男としたので，昼休みに釣り糸を垂れることもでき，海の魚して生まれました．父は愛媛県立今治工業高等学校機械が釣れるのどかな中学校でした．

科の教諭で，官立の旧制広島高等工業学校（現・広島大

1964（昭和 39）年 4 月に愛媛県立今治西高等学校に学工学部機械工学科）を卒業し，川崎重工業株式会社に入学しました．私達の年代は，いわゆる「団塊の世代」

勤めていましたが，終戦と同時に今治市に帰郷し，工業ですので，教室が同級生であふれかえっていたことを思高校の教諭になったと聞かされました．後に，私が大阪い出します．今治西高は公立高校ですが，県内では，1，

大学で大変御世話になりました恩師のひとり，芝崎勲先生も当時，応用化学科で，父より 2 年上の学年におられ2 を争う進学校でしたので，高校の教科は 2 年生までで終え，2 年の終わりに修学旅行がありました．当時，修たことを知りました．母は今治高等女学校を卒業して，学旅行の行き先はクラスごとに決めてもよい珍しい高校

現在の武蔵野音楽大学ピアノ科に進みましたが，戦争ででしたが，私たちのクラスは南九州に行くことになりま

中退せざるを得ない状況になり，東京から今治に帰郷しした．先日，修学旅行の写真を見ておりましたら，熊本ました．母の影響で，私は幼稚園に入学した頃からピア城で写した集合写真が出てきました．大阪大学（阪大）

ノを習い始めました．

を定年した後，熊本の崇城大学に勤めるようになりまし2）小学時代〜高校時代
1955（昭和 30）年 4 月に今治市立日吉小学校に入学しました．幼稚園の頃は，まだいやいやながらピアノをたが，50 年後，まさか熊本に住むようになるとは夢にも思いませんでした．

3）大学進学

習っていたような気がしますが，小学校に入学してから高校生なら誰もが考えるように，何学部に進もうかとは，将来は音楽大学（作曲科）に行きたいと思うように

色々考えました．父は機械工学科を出ていたことから数

著者紹介

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崇城大学生物生命学部応用微生物工学科（教授） (PDLOKDUDVKLPD#ELRVRMRXDFMS

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学や物理をよく教えてくれたのですが，模擬試験の点数は上がりませんでした．逆に，英語や国語が良くできたことから，一時は文科系への進学も考えました．担任の先生は京大農学部を受験することを勧めてくれましたが，当時は農学部より工学部の方が女の子にもてそうと，
そんな浅はかな考えを持っていたこと，また当時の工学部はつぶしが効くと言われていたこと，阪大の工学部であれば，大きなミスをしない限り必ず合格すると進路指導の先生が保証してくれたことから，阪大工学部を受験しました．
なぜ醗酵工学科かと言えば，数物系学科ではとてもやっていけるとは思わなかったこと，それに比べ，生物

図 1．1971 年 4 月，卒業研究で大嶋研究室に配属

系であれば，実験をやっている間に運がよければ新しい現象を発見することもできるのでは，という非常にナイーブな考えを持ったことが理由です．もう一つの理由

く，気がついてみると酵母の研究をすることになってしとしては，当時，工学部に生物系の学科がある大学は，まっていたというのが正直なところです．しかしこの時，阪大の醗酵工学科と広島大の醗酵工学科，山梨大の発酵大学院に行って学者になろうということだけは決めてい生産学科の 3 校しかなく，珍しい学科であるということました．

もありました．現在では，多くの大学の工学系学部に生与えられた卒論のテーマは，「酵母におけるタリズム

物系学科がありますので，最近の学生さんは不思議なこ

支配の遺伝学的研究」で，具体的にはタリズムが一体何とと思われるかもしれません．大学受験に際し，初めて個の遺伝子により支配されているかを明らかにするもの

将来のことを自分自身で考えたように思います．

でした．当時は，酵母における生命現象の遺伝学的解析

さて，入学してみると同級生は 39 名でした．その中法と言えば四分子分析しかなかった時代でしたので，そには，三重県立医大に合格していたものの医学部に行かれに必須のマイクロマニピュレーターの使い方を必死でず醗酵工学科に来たという同級生もいました．当時は，練習し，来る日も来る日も，ひたすら四分子分析をした

電子工学科など工学部の 2，3 の学科の入試合格者最低ことを覚えています．

点は，医学部の最低点より高い時代でしたので，さもあ学部を卒業し，予定通り，大学院に進学しました．修りなんという気もしましたが，現在の受験事情が大きく

士課程が終ろうとする頃になって，やっと卒論から始め変わっていることは皆様良くご存知のごとくです．

た研究に一つの目処がつき，大嶋先生が論文を書いてみ

4）研究室配属と卒業研究，大学院への進学ないかと薦めてくれました．随分長い間かけて，やっと初稿を書き終え，大嶋先生のところに持って行ったとこ

4 年生になると研究室配属がありました．「遺伝学」

ろ，跡形もなく直されました．原稿が大嶋先生との間をに魅力を感じ，恩師の大嶋泰治先生（阪大名誉教授）が何十回も行き来する状態でしたが，こうしたご指導のお主宰しておられた「工業微生物遺伝学研究室」を志望し陰で，修士課程の 2 年の時に，米国遺伝学会が出版してました（図 1）．当時，遺伝学ができる工業微生物と言えいる遺伝学の専門誌『Genetics』誌に論文が受理されまば枯草菌と酵母くらいで，大腸菌も工業微生物とは考えした．内容は，ホモタリズムが，MATa/MATĮ 遺伝子とられていなかった時代です．研究室には，関達治助手

3 つの遺伝子（HO/ho HMLĮ/hmlĮ HMRa/hmra）によっ（阪大名誉教授）がリーダーの枯草菌グループと東江昭て支配されていることを明らかにし，その遺伝子型と表夫助手（東大名誉教授）が率いる酵母のグループがあり現型の対応をつけたことですが，改めて振り返ってみるました．配属後まもなく，教授室に呼ばれて行くと，大と，この結論を導くために， 個近く胞子を顕微

嶋先生より「君は酵母の研究をやりなさい」と言われま解剖したことになります．我ながら，よくも飽きずにでした．これが 22 才の時，酵母との出会いでした．「バイきたものだなと思います．

オ系のキャリアデザイン」という連載とのことですが，さらに博士課程に進学をしました．古典遺伝学は遺伝自身でキャリアをデザインするなどの意識も能力もな

子の概念的な同定には有効ですが，その実体を明らかに

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することはできません．そこで，博士課程では，HMLĮ/た時に，実用酵母の多くがホモタリックで高次倍数体でhmlĮ，HMRa/hmra 遺伝子が本当に実在することを証明

あることの意味を明らかにしようとした産業的応用を動しようと思いました．当時，遺伝子の実在性を示すには機として始まった研究であり，基礎的な生物学の問題を染色体上にマッピングするしか方法がありませんでした

解こうとして始まった研究ではありません．しかし，私ので，これを目指しました．しかし，タリズム遺伝子のはこの時から，産業上重要な問題の研究から基礎生命科

マッピングは特殊で，コンピュータシミレーションなど学においても新しい原理を発見できるとの認識を強く持も用い，博士課程の 2 年の時に，やっと第 3 番染色体のつようになりました．研究の方向性としてよく言われる

左 端 に HMLĮ/hmlĮ 遺 伝 子 を， そ し て 右 端 に HMRa/「基礎科学から産業応用へ」ということではなく，「産業hmra をマップすることができました．この結果が正し応用から基礎科学へ」という研究スタイルを取ろうと思いのかどうか，論文を発表した後も不安で仕方がありまうようになったきっかけを与えてくれた研究であり，そせんでした．しかし，2 年後の 1978 年には酵母の形質の後の研究スタイルにも大きな影響を与えた研究であっ転換法が開発され，その翌年，アメリカのグループによたと思っています．

り HMLĮ/hmlĮ と HMRa/hmra 遺伝子がクローン化されます．その結果，我々が予測した位置に実際に存在する

5）学術振興会奨励研究員から助手へことが明らかにされました．やっと不安から解放された

学位は取得できたものの職はありませんでした．しかことを昨日のように思い出します．これらの一連の研究し，幸いにも日本学術振興会の奨励研究員として採用さをまとめて，1977 年，「Saccharomyces 酵母の接合型変れ，初めてサラリーをもらうことができるようになりま

換に関する遺伝学的研究」というタイトルの学位論文でした．やっと学者の端くれになったような気持ちになっ工学博士の学位を頂きました（図 2）．

たことを覚えています．既述のように，1978 年には，

手前味噌になりますが，この研究の結果は驚くべきこ酵母で初めてプロトプラストを用いた形質転換法が報告とを意味しているものでした．それは，出芽酵母の接合され，酵母の分野でも徐々に遺伝子を扱った研究が展開

型は，MAT 遺伝子座にある接合型遺伝子 a または Į によっされるようになりました．折しも，米国に留学をしておて支配されている以外に，サイレントな接合型遺伝子がられた東江先生が，酵母ベクターと形質転換法の詳しい

HML と HMR 座にあり，ホモタリズム株における自己 2

プロトコールを送ってくださいました．こうしたことも倍体現象は，それらがサイレントな遺伝子座から，発現あり，我が国で初めて，酵母（大腸菌ではなく）を宿主

遺伝子座である MAT 座に転移することによって起こるとして，酵母遺伝子（HIS5 など）をクローン化するなど，というものでした．

古典遺伝学から分子遺伝学へと徐々に研究領域を広げてこの仕事は，もともと大嶋先生がサントリーにおられいくことができる幸運に恵まれました．またこの間，幸いにも助手のポストに空きができ，1979 年には大嶋研の助手にしていただきました．
奨励研究員時代には，早く分子遺伝学の分野に習熟しなければという意識が強く働き，'1$ を用いた実験に力を入れていたことを思い出します．ある日，プロトプ
ラスト形質転換体の細胞が，もともとの宿主細胞より大きいということに気がつきました．ひょっとして形質転換体は同時に細胞融合体であり，'1$ は細胞融合を介して細胞に入るのではないかと想像し，この仮説を色々な方法で検討した結果，予想通り，形質転換体はほぼ100％細胞融合体あるいは細胞質融合体であるとの意外な事実を証明することができました．
実用酵母になぜ倍数体が多いのか，倍数性の生理的な意義は何かなどの疑問に正確に答えるためには，まった
図 2．1977（昭和 52）3 月博士課程修了．なんとか工学博士に．
阪大松下講堂にて．ほとんど全員がスーツなのに……．

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く同じ遺伝背景を持ち，倍数性のみ違う細胞を作製することが必要です．そこで，上記の形質転換に付随した細
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胞融合法を利用して世界で初めて同質遺伝背景を持つ博士は，まだ NIH のテニュアを取得しておらず，研究

1，2，3，4 倍数体シリーズを作製し，色々と表現型を室員は，彼と私とスイスから来たポスドクのたったの比較しました．その結論は，醸造産業で使われている高ものが選抜されてきたということでした．これら一連の3 人でした．+LQQHEXVFK 博士は，日本ではあまり知られていないかもしれませんが，これまでの 30 年間に250 報ほどの論文を，Cell，Nature などをはじめとする
いわゆる一流誌に発表し，今では，NIH でもっとも大仕事は，1 年前に国立循環器病センターの室長で定年をきな研究室を主宰するまでになりました．先日，アメリされた高木敦子さんの博士論文となりました．その他に

カの 1DWLRQDO $FDGHP\ RI 6FLHQFH の会員にも選ばれまも，多田宏子さん（現・岡山大学教授）をはじめとするした．人柄も温厚で，非常に頭の良い人でした．そのよ

多くの学生さん，また，当時の大嶋研に，サントリーかうな +LQQHEXVFK 博士の研究室で，2 年間，翻訳制御のら研究生として来ておられた須田幹夫さん，ユネスコ国研究を行うことができたことは貴重な経験になりました

際微生物学大学院コースの研修生として大嶋研に滞在（図 4）．

次倍数体は倍数性が高いために選抜されてきたわけではなく，いわゆる雑種強勢により有用な形質を併せ持ったし，その後，30 年にわたる共同研究者となるマヒドン

1986 年の 9 月 30 日，2 年間の留学を終え帰国しました．

大学の Chuenchit Boonchird さん（現・マヒドン大学准教

帰国後は NIH で携わった研究はしないことに決めてい授）などの協力のもとで行われた研究です．大学院に入ました．それは，やはり自身のモチベーションから始め

学後，留学（次項）までの約 10 年間（1972 〜 1983 年頃），た研究ではないからです．そして，これからはバイオテ

実用酵母の魅力を経験できたことは，その後の研究生活

クノロジーのための酵母研究をしなければ，と強く思っに大きな影響を与えることになりました．

たことを記憶しています．NIH への留学経験は，自分

6）米国 NIH への留学
酵母ヒスチジン合成系遺伝子 HIS5 のクローニングがで決めた一つのキャリアと言えるかもしれません．最近の若い人は，色々な事情で留学する機会が少なくなったので大変気の毒に思っています．

きっかけで，1984 年 10 月から 2 年間，当時，「酵母にそうした頃，東江先生が助教授として広島大学に転任おけるアミノ酸生合成の翻訳制御」の研究でその才能されました．ある日，大嶋先生に呼ばれて教授室に行くが認められつつあった米国 NIH の若手研究者，Alanと，東江先生がリーダーとして進めていたリン酸シグナ+LQQHEXVFK 博士の研究室に留学する機会を得ました．

ル伝達系（PHO）系の仕事を引き継いで欲しいとのこ

幸いにも家族で留学することができましたが，上の娘はとでした．留学後は，実用酵母の「育種理論の確立」と

4 才，下の息子は 1 才になったばかりでした．当時は，「育種技術の開発・応用」についての研究を発展させな

伊丹から成田へ，成田からロサンゼルスへ，そしてワシ

ければならないと思っていた矢先でしたので，少々面食ントンへという旅程でした（図 3）．西海岸は比較的近いらいましたが，考えてみれば，PHO 系の研究はまさに「育ような気がしましたが，東海岸にあるワシントンに着い

種理論の確立」に資する研究であり，参画をさせていたたときには，なんて遠いところに来てしまったのだろうという非常に不安な気持ちになりました．+LQQHEXVFK

図 3．米国 NIH へ留学．大嶋先生ご夫妻，高田先生，関先生，
学生さん達が見送ってくれる．1984 年 10 月 1 日，伊丹空港にて．

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図 4．NIH に来て 2 か月，ようやく慣れた頃

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だくことにしました．ただ，それとともに，実用酵母のリソースを利用して，i）低温あるいは高温でのみ作動

育種の問題や当時酵母宿主・ベクター系による遺伝子工する宿主・ベクター系や，ii）PHO5 をレポーターとし学的物質生産がさかんになってきたこともあり，そうしたプロモーター検出ベクターの構築，iii）PHO5 レポー

た研究にも挑戦したいという思いも持ちました．

ターの変異株分離への応用，LY）'1$ 結合能の検出レ

7）リン酸シグナル伝達系（PHO 系）の研究と酵母バイオテクノロジーへの応用

7-1）PHO84 遺伝子クローニングと機能―Pi トラン
スポーターかセンサーか―出芽酵母の PHO 系は，
外界の Pi 濃度が高いと酸性ホスファターゼ（APase）をコードする PHO5 など，いくつかの PHO 遺伝子群の転ポーターとしての応用，Y）環境中の Pi 濃度センサーとしての利用，YL）実用酵母から接合能を持つクローンの簡便なスクリーニング用レポーターとしての応用などの研究を行いました．これらの研究の一部は，久能樹君（現・
筑波大学特任准教授）の学位論文となりました．

8）産業酵母の非接合性を回復させる
育種技術の開発を目指して写が抑制されるシグナル伝達系です．その頃までに，PHO 系の概略は明らかになりつつありましたが，いく産業酵母は，i）接合能を示さない，ii）胞子形成能がつかの基本的な問題が明らかになっていませんでした．

ない，iii）高次倍数体のため突然変異の誘起が困難であ

その中で，難航を極めていた PHO84 遺伝子のクローニ

る，など育種にとって障害となるさまざまな性質を持ち

ングに，当時博士課程学生であった文谷正憲君（現・徳ます．こうした産業酵母を育種する一つのアプローチと島文理大准教授）とともに挑戦することにしました．色々して，非接合性の a/Į 細胞から，Į 型あるいは a 型の変異と苦労がありましたが，2 年がかりでやっとクローン化

株を分離することにしました．もし，そうした変異を分に成功し，Pho84 タンパク質が高親和性の Pi トランス

離することができれば，それを利用して，Į 接合能や aポーターであることを明らかにすることができました．

型接合型を回復させる技術を開発できる可能性があるとしかし，Pho84 が Pi の濃度も感知しているセンサー

考えたからです．その結果，幸いにも，Į 型を示す 3 種

かどうかについては依然として不明でした．この問題にの変異株を分離することができました．一つは，Į2 タン

105 を利用した細胞内リン酸濃度の測定からアプロー，
パク質にミスセンス変異が起こったもの（hmlĮ2-102）

チすることにしました．細胞内リン酸濃度の測定は，当残りの二つの変異は接合型遺伝子以外の遺伝子に起こっ時，横浜市大におられた白川昌弘さん（現・京大教授）たもので，aar1（a1-Į2 rHSUHVVLRQ）変異，aar2 変異との協力を得ました．色々な変異株を用いた測定から，命名しました．クローニングの結果，AAR1 遺伝子はPho84 タンパク質には Pi シグナルを感知する機能はな
く，トランスポーターとしてのみ PHO 系のシグナル伝

TUP1 として知られていたグローバルリプレッサーであり，AAR2 遺伝子は機能未知の遺伝子でした．AAR1 は'1$ 結合能を持たないタンパク質にもかかわらず，種々の '1$ 結合タンパク質と複合体を形成し，多様な遺伝達に関与しているという重要な結果を得ることができました．
しかし依然として，PHO 系の真のシグナルについて子の転写を抑制するとのモデルを提示することができまは何もわからないままでした．そこで，そうした因子をした．またこのモデルが目に止まったのか，科研費の特同定するため，約  株からなる出芽酵母破壊株のコ

定研究「転写制御」に入れていただきました．この研究

レクションを利用し，リン酸濃度が高いにもかかわらず，

は向由起夫君（現・長浜バイオ大教授）の学位論文にな

PHO5 が発現する破壊株のスクリーニングを行いましりました．

た．この結果から非常に興味深いことが明らかになりま

出芽酵母にはイントロンを持つ遺伝子はほとんどありした．それは，発見した遺伝子の多くがイノシトールポ

ませんが，珍しい例の一つが，MATa1 遺伝子から産生

リリン酸生合成系の遺伝子であり，>33@2IP3（=IP7）とされる a SUHP51$ です．色々な実験から，AAR2 は，いう物質が真のシグナル分子である可能性を初めて提示することができたからです．これらの成果は，タイからMATa1 SUHP51$ のスプライシングに関わっているタ
ンパク質であることがわかりました．AAR2 の研究は，の留学生，&KRRZRQJ 君の学位論文になりました．

当時，小西酒造から研究生として来ておられた中澤伸重

7-2）PHO 系の応用

基礎生物学的なことをやっていても，やはりいつも産業応用を考えていました．PHO

さん（現・秋田県立大教授）の学位論文となりました．
こうして助教授時代は過ぎて行きました．

系では色々な変異株が蓄積していましたので，そうした

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9）ゲノム機能工学研究室を主宰して教授にしていただいたのだから，これまでとは違う，なにか独自の研究を始めなければと思い，「ゲノム工学技1996 年に大嶋先生が退官をされた後，研究室を主宰

術の開発と応用」を研究室の主要なテーマの一つにする

する幸運に恵まれました．楽々と研究室を運営しておらことにしました（後述）．その理由は，ゲノム工学技術が，れる教授の先生方も多いと思いますが，私自身は，研究

ゲノム機能を明らかにするための基礎生命科学への応用

テーマにしても，研究費にしても，学位指導にしても大だけでなく，酵母のバイオテクノロジー，特に育種への変な重荷であると感じました．その頃，広島大学から母応用にも新しい展開をもたらすのではと思ったからで校の東京大学に教授として戻られた東江先生から電話をす．私のバイオキャリアーの中では，珍しく，テーマをいただきました．その内容は，「文科省がゲノムの特定

自分自身で決めたと言えるかもしれません．次項では，研究を計画しており，いくつかのモデル生物を対象にす

ゲノム機能工学研究室として行った研究のいくつかにつることを考えているらしい，当初の目的としては網羅的

いて記します．

な遺伝子破壊による機能解析を進めたいとのことだが，

9-1）プロテインホスファターゼのゲノムサイエンス

東大の私の研究室は学生が少なくて，とても大規模な解

前述のような経緯で，文科省の「ゲノム特定」研究班に析はできないと思う，もし良ければ推薦したい」，との入れていただきました．その後，10 余年にわたり御世ことでした．誰も思いつかないトリックによって変異株話になることになり，研究費の面では大いに助けられまを分離することを生業とする遺伝学者の端くれとして，した．また，「ゲノム特定」で学んだ大規模，網羅的と網羅的な遺伝子破壊は，そのアイデンティティーを投げいう研究スタイルは，後年，いくつかのテーマを進める

打ったようなアプローチであり，そうした なりふりか

うえで大いに活用することになりました．

をすることにためらいはありまし1996 年 5 月，出芽酵母ゲノムの全塩基配列が明らかにた．しかし，教授として研究室を主宰するようになった

された時，それまでに同定されていた遺伝子が，全遺伝

ときでもあり，正直なところ研究費にも大いに不安があ子の半数にも満たないことが明らかになりました．このりました．色々と考えた末，結局推薦をしていただくこ

事実は私にはかなりの驚きでした．理由はいくつか考えとに致しました．

られるかと思いますが，そのひとつとして「遺伝子の機能

まわないアプローチ

また，教授になったことをきっかけに研究室名を「ゲ重複の問題」が考えられると思います．私達は，いくつ

ノム機能工学研究室」と改名しました（図 5）．そして，

かの理由でプロテインホスファターゼ（PPase）の機能

図 5．ゲノム機能工学研究室の研究テーマ

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重複の問題を取り上げることにしました．32 種の PPase

写の変化を調べたところ，期待通り，野生型株における遺伝子について，単独破壊株だけでなくすべての組合せ

発現よりも 5 〜 10 倍の転写上昇が得られることがわかの二重破壊株やプロテインキナーゼ遺伝子との二重破壊りました．この研究によって，転写の活性化が，クロマ

株など，合計  株に及ぶ PPase 破壊株を網羅的に作

チンレベル，ヌクレオソームレベル，そして転写活性化

製し，種々の表現型や機能重複を見いだしました．これ

因子が 53DVH,, をリクルートするレベルの三層で加算的

ら PPase 関連の研究は，作本直子さん（現・国立遺伝研となり，プロモーターを最大限に働かせることができる

研究員），平崎正孝君（現・埼玉医大助教），+HUPDQV\DK

ことがわかりました．こうした知見は，後に（次項）旨君（インドネシアからの留学生，現・6ULZLMD\D 大学講師），

味調味料として有用な 51$ を高生産する酵母の育種戦

Walter 君（フィリピンからの留学生），沼本穂さん（現・略に応用しました．これらの研究の一部は，久能樹君（現・

京都府大博士研究員），6KDUPLQ さん（バングラデシュか

筑波大学特任准教授），水野貴之君（現・徳島文理大准らの留学生）の博士論文になりました．

教授）の学位論文となりました．

9-2）不飽和脂肪酸，低温，酸素シグナルの伝達機構

9-4）RNA 高生産酵母の分子育種

2013 年に和食が清酒醸造において低温での増殖，発酵性，香りは重要な

ユネスコの無形文化遺産に登録され，和食の繊細な味わ

形質であり，こうした形質には不飽和脂肪酸（UFA）

いを醸し出す うま味の生合成が関係しています．出芽酵母の場合，主要なりました．核酸系うま味調味料は，主として酵母 51$

UFA であるオレイン酸を生成する ǻ9- 脂肪酸不飽和化
酵素は，OLE1 にコードされており，低温で誘導されます．逆に，OLE1 は UFA によって抑制されます．吟醸
酒の醸造では米を 70％以上削りますが，その理由は，米粒の外側には UFA が多く含まれており，それによっの酵素分解により生産されるため，51$ 高含有酵母の育が世界的に注目されるようにな

種は産業上有用です．51$ 含量を増やすためにはリボ
ソーム 51$（U51$）の含量を増やすことが有効ですが，それまで 51$ 高含量酵母の育種は行われていませんでした．そこで，51$ 高生産酵母を育種するため，まずからと考えられています．さらに，OLE1 による脂肪酸

U51$ の転写活性化因子の破壊株を作製し，それから抑圧変異株を分離することによって，IHHGEDFN 制御を解の不飽和化には酸素が必要です．低温，酸素，UFA に除後，野生型の転写活性化因子の遺伝子を導入するとのよる 3 種のシグナルへの応答機構の基礎生物学的興味

戦略を取ることにしました．その結果，野生型株の約 2て吟醸香の生成に関与する遺伝子群の発現が抑制されると，UFA が存在しても吟醸香の生成に必要な遺伝子群

倍の 51$ を生産する酵母を育種することができました．

が発現すれば，吟醸酒ができるのではという単純な応用

この研究は，タイからの留学生，9DUHVD &KXZDWWDQDNXO的興味から，OLE1 の発現制御の研究を行いました．そさんとバングラデシュからの留学生，)DKPLGD .KDWXQ さの結果，転写因子 Mga2 が，真核生物における低温およんの学位論文になりました．白状すれば，この研究も某

び酸素のセンサーであることを初めて明らかにすること

アミノ酸企業からの依頼によって始めたものです．

ができました．この研究は，某油関連企業との共同研究

9-5）バイオエタノール生産酵母の育種

バイオエをきっかけに始めたものですが，中川洋史君（現・山梨

タノールの生産微生物には，コスト削減のためにさまざ大准教授）の博士論文となりました．

まな性質が要求されます．コスト面から有利な並行復発9-3）グローバル転写制御因子の研究と発現ベクター
増強への応用酵を考える場合には特に高温耐性が重要です．その理由

転写制御を研究しなければと思うよう

は，セルロース系基質の糖化に必要なセルラーゼの至適になったのは，科研費の「転写特定」に入れていただい

一般的な生産株である S.
温度が 50° 付近であるのに対し，たとき，ヌクレオソームやクロマチンレベルでの転写研

cerevisiae の生育至適温度は 30°C であり，できるだけ究が世界的に非常な勢いで進んでいることを痛感したか

高い温度での旺盛な増殖と良好なエタノール発酵能を示

らです．そうした状況下考えたことは，転写活性化因子

す高温耐性株が必要であるからです．

の不在下でも強い転写が起こる変異株を分離し，その後，元の転写活性化因子を導入すれば，強いプロモーター活

S. cerevisiae の生育限界温度は 41°C であり，これ以上の温度で， 旺盛 に増殖する S. cerevisiae が自然界から性を発揮させることができるのではというアイデアでし分離されたり，育種されたりしたとの報告はありません．

た．多くの変異株を分離して解析を行った結果，そのいこうした背景のもと，高温耐性を持つバイオエタノール

くつかが高次のクロマチン構造に影響する変異であるこ

生産酵母の育種を目的として研究を開始しました．このとがわかりました．そこで，そうした変異を利用して転研究は，学術振興会の Asian Core というプロジェクト

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（代表者阪大仁平卓也先生）のもとで，長年交流のある

生合成にかかわる，ほぼすべての遺伝子をクローン化し，マヒドン大学（タイ，バンコク）Boonchird 博士との共脂肪酸の鎖長制御のメカニズムなどについての知見を得同研究によって行ったものです．その結果，タイのフルーることができました．これらの研究は，タイからの留学

ツから 41°C でも旺盛に増殖する S. cerevisiae 株を分離す

生，
6DULQWLS$QDPQDUWさん（現・&KXODORQJNRUQ大学講師），

ることができました．遺伝学的な解析によって，41°C

3KDWWKDQRQ3UDVLWFKRNH 君（現・377&KHPLFDO研究員），-XWKDSRUQ6DQJZDOOHN さん（現・0D[3ODQFN 研究所博士での旺盛な増殖には 6 つの優性遺伝子アレル（HTG1 〜

HTG6）が必要なこと，そのうちの HTG2 がピルビン酸
キナーゼをコードする CDC19 であり，HTG6 が E3 ユビ
キチンリガーゼをコードする RSP5 であることを明らかにしました．ピルビン酸キナーゼは ATP 生成反応を触媒
します．E3 ユビキチンリガーゼは，タンパク質分解に関研究員）の学位論文になりました．

9-7）酵母における多様なゲノム工学技術の開発と応20 世紀後半，組換え '1$ 技術の発明によって生用
命科学が大きく発展しました．多様な生物種でのバイオテクノロジーの発展も多分にこの技術に負っています．

与する酵素であり，どちらも細胞生理に広く関与していしかし，染色体を自在に改変する技術，たとえば，染色ることが知られています．高温耐性のような性質は多く

体の任意の領域を取り除いたり（欠失），入れ替えたり（置の遺伝子によって支配されていることを考えると，この換），倍加したり（重複），あるいは特定の染色体領域を研究は，複数の遺伝子によって支配されている形質の改取り出して（単離），他細胞に移したり（移植），さらに良には，広範な細胞生理に影響を与える遺伝子を操作す

は二つの染色体を一つにしたり（融合）する「染色体レることが有効であるとの重要なヒントを与えてくれた研

ベルでのゲノム操作技術」はいまだ，どのような生物に究であったと思っています．この研究は，タイからの留おいても確立されていないと言っても過言ではありませ学生 %HQMDSKRNHH6XWKHH 君とイランからの留学生 Hoseinん．教授として，ゲノム機能工学研究室を主宰するにあ6KDKVDYDUDQL 君の学位論文となりました．

たり，「育種理論」と「育種技術」の両分野にまたがっ

酸耐性は，乳酸などの酸性物質の生産において重要なて研究を推進する 研究推進エンジン

はどのようなも性質ですが，酸性条件下では基質を殺菌せずとも細菌ののかと考えた時，それは，「ゲノム工学技術」であると汚染を防止できることから，バイオエタノール生産を含思うに至りました．筆者自身，方法論を開発することがむ種々の発酵生産のコスト削減のためにも重要です．酸

好きなせいもあって，それ以来，「ゲノム機能の解明と耐性酵母の育種を目的として， 株の破壊株シリー

育種への応用」を目的に，多様なゲノム工学技術の開発

ズから乳酸感受性あるいは乳酸耐性を引き起こす遺伝子に注力してきました（図 6）．

群をスクリーニングし，いくつかの新しい遺伝子を同定最初に開発した技術は，染色体を任意の部位で分断すしました．また，それらの乳酸耐性破壊変異を重ねるこ

3&5PHGLDWHGFKURPRVRPHVSOLWWLQJ（PCS）
る技術であり，とによって，乳酸の生産性も向上することを明らかにす技術と命名しました．クローニングが不要な簡単な技ることができました．この研究は，鈴木俊宏君（現・アピ株式会社）の学位論文になりました．

9-6）メタノール酵母 Hansenula polymorpha の脂質分
UFA を自在な比率で生産するバイオテクノ
子生物学
ロジーは，現在でも確立されているとは言い難いと思います．それは，いつに UFA，特に多価不飽和脂肪酸の生合成系とその遺伝的制御メカニズムについての知見が充分でないことによると言っても良いかと思います．S.

cerevisiae は，UFA としてオレイン酸（18:1）しか生産
しません．そこで，我々はリノール酸（18:2）やリノレン酸（18:3）も生産し，精密な遺伝解析が可能で，宿主・ベクター系も利用できるメタノール資化酵母 Hansenula
polymorpha をモデルに，「真核生物における UFA の生合成系とその制御機構」の全貌を明らかにしたいと考えました．その結果，H. polymorpha の脂肪酸および UFA の
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図 6．開発してきた多様なゲノム工学技術291

術です．染色体任意領域の欠失技術は，ワンステップ

領域には同時に欠失させると細胞が致死となる合成致

で染色体の任意領域を削除できる技術であり，3&5

死遺伝子ペアがあることを意味しています．酵母ゲノム

PHGLDWHGFKURPRVRPHGHOHWLRQ（3&'）法と命名しました．3&5PHGLDWHG FKURPRVRPH VHJPHQWDO GXSOLFDWLRQ（3&'XS）と命名した技術は，ワンステップで，染色体に合成致死遺伝子がはたしてどれくらいあるのかにつの任意領域を重複する技術で，これまでいずれの生物に系統的に調べられてきました．しかしこの方法は，減数おいても開発されていなかった技術です．我々は，こう分裂での組換えを利用して二重破壊株を作製し，その合した技術を利用して，バイオテクノロジーに有用な形質成致死を検定する方法であるため，近接した遺伝子につを含む，多様な表現型を明らかにしてきました．これら

いては十分な情報が得られていない問題を内包していま.LP<RHQ+HHさん（現・韓国東儀大学助教授），の技術は，した．我々は，この問題を解決すべく，ゲノム工学を利山岸和雄君（現・味の素株式会社バイオファイン研究所

用した解析を行ったところ，非必須遺伝子しか存在しな

研究員），タイからの留学生 :DUDQ\D1DWHVXQWRUQ さん

いにもかかわらず，調べた 110 個の領域の約半数が削除（現・タイ国立研究所博士研究員）の学位論文になりまできないことがわかりました．この結果は，出芽酵母のした．これらの技術の応用例を，以下に，二つだけ紹介

ゲノムには，合成致死を引き起こす遺伝子ペアが数多くしたいと思います．

見いだされずに存在していることを示しています．この9-7-1）ゲノムの再編成技術とエタノール耐性酵母育
種への応用

私は，特定の物質生産にもっとも適した

いては，トロント大学の Charlee Boone 博士らによって

6\QWKHWLF*HQHWLF$UUD\ と呼ばれる方法論が提案され，研究は，イランからの留学生，6DHHG.DEROL 君の学位論
文となりました．

ゲノムを「ベストゲノム」と呼ぶことを提唱しています．

10）崇城大学に移ってそしてベストゲノムに到達する技術の一つとして，「ゲ
ノムの再編成工学」（*5H2*HQRPH5H2UJDQL]DWLRQ2015 年の 3 月に大阪大学を定年退職し，大阪大学応7HFKQRORJ\）と命名した技術を提案してきました．出

用生物工学科と縁の深い，熊本の崇城大学に移ってきま

芽酵母の 1 倍体は約  の遺伝子を 16 本の染色体上にした．定年に際し，卒業生が記念祝賀パーティーを開い持っています．もっとも短い染色体は約 NE ですが，てくれました．本当に有難く，嬉しく，一生の思い出に

長さが約 NE 以下の染色体を生成させると，体細胞分なりました（図 7）．崇城大学に移ることを決めた理由は–3–5

裂時に 10 〜 10 の頻度で染色体の不均等分離が起こ

いくつかありますが，当時，阪大を定年後，崇城大学にり，母あるいは娘細胞に均等に伝達されなくなります．

移られ，その後，崇城大学の研究担当副学長をしておらこの現象を利用すれば，染色体の分断と脱落によって天れた塩谷捨明先生（阪大名誉教授，崇城大学名誉教授）
が，文学的な数のゲノムの多様性を創りだすことができると「崇城大学は本当にいい大学ですよ」とアドバイスして考えました．たとえば，20 個のミニ染色体でも約 100くださったことが大きかったと思います．崇城大学に

万通り，30 個のミニ染色体を想定すれば約 10 億通りの行って，どのような研究をすべきか考えました．色々と多様性を創出することが可能です．

考えた結果，以下の三つのテーマに絞って研究を行うここうした方法論が有効かどうかを，脱落可能な 12 個のミニ染色体を持つ親株からエタノール耐性株が分離でとにしました．

10-1）染色体分断とゲノム編集の融合による酵母ゲノ

きるかどうかで検証した結果，著しく増殖能が良いエタ

ム工学の新展開

ノール耐性株を分離することができました．それらの株よってベストゲノムを短期間で創成するには，分断技術におけるミニ染色体の組成を調べたところ，二つのミニ（PCS）の加速化が必要です．しかし，従来の技術では，染色体が脱落していることがわかりました．責任遺伝子

どうしても一度の形質転換で 1 か所の分断しかできませの解析はこれからですが，これらの結果は，ゲノムの再んでした．そうこうしているうちに，近年，&5,635

編成工学が，新しい育種技術として有望であることを示

Cas と命名された新しいゲノム編集技術が発展してきま
した．&5,635&DV がどのような技術かは本稿では詳ししてくれたものと考えています．

9-7-2）ゲノムの新しい風景を求めて―新規合成致死

前述のゲノムの再編成技術などにく説明しませんが，このゲノム編集技術を我々のゲノム

ゲノムの再編成工学技術の開発途

工学技術（PCS）に融合させることによって（&5,635

上，非必須遺伝子のみからなる領域であるのに脱落しな

PCS と命名），染色体分断の迅速化が可能になるのではい領域があることを見いだしました．この事実は，そのと考えました．そして，実際にこの考えを試してみた結遺伝子の発見―

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図 7．大阪大学退職記念講演会

果，一度の形質転換操作で，同時に少なくとも 4 か所の10-3）酵母の異数体育種工学技術の開発と応用

バ分断が可能になりました．このことによって，1 か所ず

イオマスの糖化工程で生じる阻害物は，酵母をはじめと

つ分断を重ねることが必要なために 35 日程度かかってする微生物の増殖や発酵を著しく阻害します．1 倍体をいた作業が 1 日でできるようになりました．現在，崇城親株としたこれまでの方法論では，阻害物耐性のような大学では，このアイデアを，染色体複数領域の同時削除

多くの遺伝子によって支配されている形質の変異株は分（&5,6353&'），同時重複（&5,6353&'XS）に広げ

離できません．そこで，こうした多遺伝子支配形質の変るべく挑戦をしています．この研究は，幸いにも「染色異株を育種する新規の技術として，「異数体育種工学」

体分断技術とゲノム編集技術の融合によるゲノム工学のと命名した育種技術の開発を始めました．高次倍数体を新展開」と題する研究として，科研費「基盤研究 B」の親株とし，染色体の不分離を引き起こす微小管重合阻害

支援を受けて進めています．

剤を用いて異数体を誘導し，そこで起こる大規模な発現10-2） 超 高次倍数体酵母の育種以前の研究で分離した接合型遺伝子の特異な変異，PDWĮ 変異が（8変動を利用して，これまで分離できなかった複合ストレ項），これまで育種されたことのない 超 高次倍数体を育種技術によって，これまでの方法論では分離できな

簡単に育種するために応用できるのではないかと思いつかった変異株が分離できるとの予備的な結果を得ていまきました．a 型細胞に，PDWĮ 変異遺伝子を導入する

す．ゲノム工学の研究は，阪大からの続きですが， 超と野生型 MATĮ 遺伝子と違って細胞は Į 型を示します．

高次倍数体育種工学と異数体育種工学の研究は，崇城大したがって，この株は再び，もとの a 型細胞と交雑でき学で始めた研究です．これら三つの研究を崇城大学の学ることになります．できた 2 倍体（MATa[matĮ@）生さん達と，忙しくも楽しく進めています．

は Į 型を示します．したがって，この 2 倍体は再び a 型
細 胞 と 交 雑 可 能 で あ り，3 倍 体 交 雑 体（MATa/MATa[matĮ2-102@）を育種できるはずです．こうして，理論的には無限に交雑を繰り返すことが可能で，同質遺伝背ス変異株を分離しようとする技術です．この異数体工学11）研究に終わりなく―産業酵母のベストゲノムを求めて―お気づきのように，研究テーマのほとんどは，私自身

高次倍数体を簡単に育種できるのではと考えで考えたものではなく，恩師大嶋先生から与えていただ

ました．実際，この方法によってこれまで育種されたこ

いた学位論文のテーマをはじめ，NIH では留学先のテーと の な い 16 倍 体 を 育 種 す る こ と が で き て い ま す．

マ，また科研費特定研究に推薦をしていただいたり，おPDWĮ 変異を利用した，この研究は，「酵母におけ声をかけていただいたりしたことで始めたもの，色々なる 超高次倍数体の育種技術の開発と応用」と題する

企業との議論の中で始めたものであり，主体性を持って研究として，科研費「挑戦的萌芽」の支援を受けて進め始めたのは，唯一，「ゲノム工学」くらいで，誠にお恥ています．

ずかしい限りです．しかし，今振り返ってみると，産業

景の 超

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酵母の高次倍数体育種から始まった研究生活は，結局は，残された研究課題については，これまで研究を支えて「ベストゲノム」を持つ産業酵母の育種という目的に向くださった共同研究者の方々や，これから研究生活に入かって進んできたようにも思えます．この間，常に，工ろうとする若い方々が解決し，さらに新しい展開を図っ

学的応用ということも意識してやってきたつもりです．

てくださるものと期待しています．また，筆者自身もあ

また，応用の問題の中に基礎的にも重要な問題がたくさと少しの間，熊本の地で取り組んでいきたいと思っていんあることも実感しました．この特集では，「若い方へます．

のメッセージを」ということですが，とてもそのようも最後に，研究生活に託つけて家庭のことは，ほとんどのはありません．ただ，いつも，どのようなテーマであっ何もしてこなかったことを白状しなければなりません．

ても，与えられた環境で一生懸命やってきたと言うこと

妻，俊子，長女，彩，長男，純の理解がなければ，とてはできます．

もこれまでやってくることはできなかったと思います．

＜略歴＞ 1977 年 大阪大学大学院工学研究科・醗酵工学専攻博士課程修了（工学博士），1978 年 日本学術振興会
奨励研究員，1979 年 大阪大学・工学部・助手，1984 〜 1986 年 米国国立保健研究所（NIH）分子遺伝学研究室留学，1988 年 大阪大学助教授工学部（醗酵工学科），
1997 年 大阪大学教授大学院工学研究科（応用生物工学専攻，現生命先端工学専攻），2003 〜 2005 年 酵母遺伝学フォーラム会長，2005 〜 2009 年 酵
母研究会会長，2007 〜 2011 年 大阪大学生物工学国際交流センター長，2011 〜 2015 年 日本微生物学連盟常任理事，2011 〜 2013 年 日本生物工学会会長，2015 年 大阪大学定年退職（大阪大学名誉教授），
2015 年〜崇城大学生物生命学部教授，2017 年〜崇城大学図書館長＜趣味＞ジャズ音楽を聞くこと，演奏すること

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