News Letter of the Society of Genome Microbiology, Japan (No. 27)

2023 年 7 月 10 日

日本ゲノム微生物学会
ニュースレター
CRISPR-Cas system を持たない微生物に集積されている機能未知ドメインの解析
西村 祐貴 、石川 聖人 、大前 公保 、富永 賢人 、安田 梨乃 、岩崎 渉
1

2

1

1

1

1,3-7

1) 東京大院・新領域 2) 長浜バイオ・バイオサイエンス 3) 東京大院・理学系 4) 東京大・理学部
5) 東京大・大気海洋研 6) 東京大・定量生命研 7) 東京大・CRIIM

Fig 1

q

𝑞𝑞"

Fig 3

𝑝𝑝 ⇒ 𝑞𝑞: 順遺伝学
𝑞𝑞 ⇒ 𝑝𝑝: 逆遺伝学
𝑞𝑞$ ⇒ 𝑝𝑝:̅ 対偶遺伝学
𝑝𝑝 : 表現型
𝑞𝑞 : 遺伝⼦型

表現型 p のための遺伝⼦ q が無いゲノムには、別の遺伝⼦ 𝑞𝑞$ が異なる表現型 𝑝𝑝̅ に関与している

DUF4402の予測構造

線⽑の⽴体構造(PDB: 3JWN)

Fig 4

Fig 2
CRISPR-Cas systemをもつゲノム
CRISPR-Cas systemを持たないゲノム

防衛戦略
・CRISPR-Cas systemでウイルスをはじめとするMGEを排除
・MGE戦略よりゲノムが⼩さい

遺伝⼦

3688
3579
3862
3261
2951
3136
1946
3820
2840
2441
2766
2715

CRISPR-Cas systemを持たないゲノムに集積していた遺伝⼦

MGE戦略
・DUF4402で積極的にMGEを獲得
・防衛戦略よりゲノムが⼤きい
・多くのMGEを持つ（未確認）

CRISPR-Cas system は原核生物における獲得免疫システムであり、原核生物の約半数が保持していると考えられている。裏を返せば、ウイルスは原核生物の死の原因の 20~40% を占めるにも関わらず、半数の原核生物は獲得免疫システムを持たないことになる。そこで我々は現在開発中の「対偶遺伝学」のアプローチ（Fig 1）により、CRISPR-Cas system を持たない生物の生存戦略の解明に取り組んでいる。解析対象としては CRISPR-Cas system を持つ種と、持たない種が系統樹上でバランス良く分布している Sphingomonadaceae 科を選択した。統計解析により、本科の CRISPR-Cas system を持たないゲノムには、12 種類の遺伝子が有意に集積していることが示された (Fig 2)。その中の一つは機能未知ドメインである DUF4402 を含むものであったが、興味深いことに本遺伝子は多くのゲノムで複数コピーが近接して存在し、そのシンテニーも高度に保存されていた。2 つの DUF4402 遺伝子のアミノ酸配列を AlphaFold に供した結果、特徴的な複合体が形成されることが示唆された。さらに予測複合体構造はバイオフィルム形成や宿主への付着に関与する線毛の先端構造に類似していることが判明した (Fig 3)。DUF4402 遺伝子を持たない大腸菌に代わり、近年新たなモデル微生物として様々な遺伝学手法が開発されている Vibrio natriegens で DUF4402 遺伝子のノック
アウト株（KO）を作成した。V. natriegens に感染するウィルスを使って野生株と KO を比較したところ、KO はウィルスが付着しにくくなっている、つまり DUF4402 はウイルスが付着するターゲットタンパク質になっていることが示唆された。それでは
なぜ、CRISPR-Cas system を持たないゲノムでウイルスの標的になるような遺伝子が頻繁に現れるのだろうか？実は CRISPR-Cas
system はウイルスの感染を防ぐだけでなく、
プラスミドや ICE など、宿主にとって有益な遺伝子を運ぶ Mobile genetic element (MGE)も排除することが知られている。ウイルス自身も宿主を死滅させるだけでなく、ある種の MGE としての働きがあると考えられている。つまり CRISPR-Cas system を持たず DUF4402 を保持するゲノムは、MGE を積極的に受け入れるような戦略を採用しているのではないかと我々は考え、検討を続けている (Fig 4)。このように、重要システムを持たない生物に着目する「対偶遺伝学」
は、微生物の知られざる生存戦略を解明できる強力な手法と言える。

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2023 年 7 月 10 日

生命の “ しなやかさ ” を支える GTP の合成制御
大坂 夏木
東京工業大学 科学技術創成研究院
る (3)。このように、細胞内における GTP の量はダイナ

１． はじめに生命は 37 億年の進化の中、様々な環境変化に耐えな

ミックに変化し、細胞の活動度に大きく影響している。

がら増殖し、次世代へと生命を繋いでいく能力を発達さ細胞のエネルギー通貨として最も有名な ATP は、細胞内せてきた。様々な環境に応じて、細胞の増殖活性、ふるに常に高いレベルで存在し、生命活動を支えている、いまいを変える “ しなやかさ ” こそが生命たらしめる細胞

わば “ 堅牢さ ( ロバストネス )” を生み出す役割を担うのの性質であり、バクテリアからヒトに至るまで、現存すに対し、GTP は細胞内における量がダイナミックに変化る生物の細胞には、制御の形は違っていても保存されてし、栄養状態や環境変化に応じて細胞の増殖活性・ふるいる。こうした細胞の “ しなやかさ ” を生み出す分子とまいを変える “ しなやかさ ( レジリエンス )” を生み出す

して、私はグアノシン三リン酸 (GTP) に着目している。 役割を担っていると考えられる。私はこれまで、枯草菌
GTP は DNA, RNA の構成因子であることに加えて、細胞とヒトのがん細胞を対象に、GTP 合成を制御するメカニ

分裂やリボソーム生合成といった細胞の “ 動 ” 的な活動

ズムについて研究してきた。本稿では、生命の ” しなやのエネルギー通貨として利用されている。様々な生物のかさ ” に重要な役割を担う GTP の量を制御するメカニズ

細胞において、環境変化や栄養状態に応じて GTP の量はムとその生理的意義について、私自身がこれまで行って大きく変化することが分かっている。枯草菌においては、 きた研究の経緯を交えて紹介させていただく。
増殖フェーズの中で、ATP 量は殆ど変化しないのに対し、GTP 量は対数増殖期から定常期にかけて大きく低下する

２． バクテリアにおける緊縮応答による GTP 合成制御

(1)。またその量は、細胞の倍化時間と正の相関を示すこバクテリアにおいては、環境適応機構の一つである緊とも分かっている (1,2)。がん細胞では、正常細胞と比較縮応答が、栄養状態に応じて GTP 量を制御する機構としして ATP 量はおよそ 20% 弱しか増加していないのに対て知られている。緊縮応答では、アミノ酸飢餓をはじめし、GTP 量は約 200% 増加していることが報告されていとするストレスに応答して、GTP(GDP) から警告物質 (p)図 1. 枯草菌における (p)ppGpp による GTP 合成制御
(A) GTP 生合成経路の模式図。
(B) GTP/ATP 量に応じた転写調節メカニズム。GTP/ATP 量の低下により、iNTP に ATP を利用するプロモーター (+1A) をもつアミノ酸生合成関連遺伝子群の転写が促進される一方で、iNTP に GTP を利用するプロモーター (+1G) を持つ rRNA やリボソーム
タンパク質コード遺伝子の転写が抑制される。

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2023 年 7 月 10 日

ppGpp が 合 成 さ れ る ( 図 1A)。(p)ppGpp は、rRNA 合 成

合成を抑制し、ATP/GTP の相対量が増加すると、アミノやタンパク質合成、DNA 複製など様々な生体反応を阻酸生合成関連遺伝子の転写が促進される一方で、rRNA

害し、生体分子の無駄な消費を抑制する一方で、アミノ及び翻訳関連遺伝子の転写が抑制される ( 図 1B)。さら酸生合成やストレス応答因子の発現などを促進する (4)。

に、アミノ酸生合成関連遺伝子群の転写促進には、CodY(p)ppGpp が標的とする因子はこれまで 50 種以上同定さも重要な役割を担っている。CodY は GTP が結合するこれており、生物種によっても異なる。大腸菌においては、 とで活性化し、分岐鎖アミノ酸生合成関連遺伝子をはじRNA ポリメラーゼ (RNAP) が、アミノ酸飢餓への適応にめとする 200 以上の遺伝子の転写を主に負に制御してい必須な標的とされている (5,6)。一方で、枯草菌においてる (15,16,17)。GTP による CodY の活性化レベルは、生理は、(p)ppGpp は RNAP に作用しない代わりに GTP 合成

的な GTP 濃度変化に依存している (15, 16)。よって、(p)経路の酵素群 (GuaB, Gmk, HprT, XprT) に (p)ppGpp が作

ppGpp が GTP 量 を 低 下 さ せ る と、CodY に よ っ て 抑 制

用する ( 図 1A, 7,8,9,10,11)。これらの制御の生物種間でされていたアミノ酸生合成関連遺伝子の転写が促進されの保存性については後述する。(p)ppGpp が GTP 合成経る。

路の酵素群の活性を阻害し、GTP 量を低下させることが、私は Jue D. Wang らのグループと同様に、枯草菌 (p)枯草菌がアミノ酸飢餓へ適応する上で必須であることがppGpp0 株からアミノ酸飢餓条件における生育を回復させ明らかとされている (8)。

る抑圧変異株のスクリーニングを行った。その結果、抑枯草菌において、(p)ppGpp の合成を担う酵素遺伝子を圧変異は、これまで同定されていた GTP 生合成経路の酵全て欠損させた株 [(p)ppGpp0 株 ] は、アミノ酸飢餓条件

素遺伝子に加えて、RNAP のコア酵素をコードする rpoB ,で生育阻害を示す。ベイラー医科大学の Jue D. Wang ら

rpoC にも同定された (18)。rpoB, rpoC 抑圧変異株では、は、アミノ酸飢餓培地条件から、(p)ppGpp0 株の生育がGTP 量の低下が起きていなかったことから、GTP 量低下

回復する変異株をスクリーニングし、生育回復の原因との下流で起きる遺伝子発現変化が生育回復に寄与していなる遺伝子変異 ( 抑圧変異 ) を解析した。その結果、抑ると考えられた。そこで、rpoB, rpoC 抑圧変異株につい圧変異は GTP 合成経路の酵素群 (IMPDH, GMPS, GMK)て RNA-seq 解析を行った。その結果、iNTP に ATP を利と、転写因子 CodY をコードする遺伝子に同定された (8)。 用するアミノ酸生合成関連遺伝子群の転写産物量が、ア
Jue D. Wang らの結果は、(p)ppGpp が GTP 合成を抑制す

ミノ酸飢餓非誘導条件でも顕著に上昇していた一方で、ることが、アミノ酸飢餓への適応に必須であることを示

iNTP に GTP を利用する翻訳関連遺伝子群の転写産物量していた。GTP 量の低下がどのようにアミノ酸飢餓へのが減少していた。これらの結果は、アミノ酸飢餓時に、適応を可能にするのかについて、次章で説明する。

GTP 量低下した下流で起こる遺伝子発現変化が、生存への必須性を担っていたことを示唆している。

３． GTP 量変化を介して遺伝子発現を制御するメカニズム
GTP と ATP の生合成経路は、イノシン酸 (IMP) を起

４． (p)ppGpp による GTP 合成制御の生物種間での保存性点に分岐している ( 図 1A)。アミノ酸飢餓時に (p)ppGpp

枯 草 菌 に お い て 見 出 さ れ た GTP 合 成 経 路 の 酵 素が GTP 合成を阻害すると、IMP から ATP の生合成経路

IMPDH, GMK, HPRT に対する (p)ppGpp の制御は、他のへのフラックスが増加し、ATP/GTP の相対量も増加す

細菌種にも広く保存されている。IMPDH, GMK に対するる。このことが、アミノ酸飢餓条件への適応に必要な遺制御は共に、枯草菌が属するファーミキューテス門、ア伝子発現変化の鍵となっている。枯草菌遺伝子の多くのクチノバクテリア門、デイノコッカス・サーマス門に転写開始の効率は、転写開始点の塩基に利用される開始まで保存されている (9,19)。また、GMK に対する制御

ヌクレオチド (iNTP) の細胞内濃度に依存している (7,12)。 は、α- プロテオバクテリアの一部にも保存されている。
分岐鎖アミノ酸を始めとする多くのアミノ酸生合成関連

HPRT については、門に関わらず、(p)ppGpp が作用する遺伝子群は、ATP を iNTP に利用する (12, 13, 14)。一方

種と、しない種が存在している (10)。例えば、大腸菌では、で、rRNA 遺伝子及び翻訳関連因子の遺伝子群は、GTP

IMPDH, GMK に対しては (p)ppGpp が作用しない一方で、を iNTP と し て 利 用 す る (7)。 よ っ て、(p)ppGpp が GTP

HPRT には作用する。

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2023 年 7 月 10 日(p)ppGpp を合成する酵素はバクテリアだけでなく、植とを見出した ( 図 2A, 18)。その後の解析結果から、メ物・真核藻類にも保存が確認されている (20)。植物・真チオニンによる GTP 合成の亢進は、IMP から分岐して核藻類において、(p)ppGpp は葉緑体で合成され、光合成

GTP 合成の律速反応を担う IMPDH を起点に起きている活性の調節に重要な役割を担っている (21)。葉緑体内にと推定された。IMPDH には、CBS ドメインと呼ばれるおける (p)ppGpp の標的の一つとして、GMK が同定されサブドメインが保存されており、グアニン・アデニンヌており、(p)ppGpp の蓄積により、GTP 合成が制御される

クレオチドがリガンドとして結合することが知られていことが明らかとなっている (22,23)。葉緑体における (p)CBS ドメインは IMPDH 以外の酵素にも、る (25,26)。また、

ppGpp による GTP 合成制御がどういった生理的役割を

主にアデニン骨格を持つ化合物が結合するドメインとし担っているのかはという点はあまり理解されておらず、 て存在している。メチオニンからは ATP のアデニン骨格
今後も研究の余地がある。前章において、枯草菌におけが付与されることで、S- アデノシルメチオニン (SAM) がる GTP 量変化による iNTP を介した転写調節について紹合成される。この SAM が CBS ドメインのリガンドとし介したが、葉緑体の rRNA 遺伝子も GTP を iNTP としてて結合する酵素が幾つか存在している (27)。アーキアの利用する (24)。このことから、葉緑体における rRNA 合持つ酵素で CBS ドメインに SAM が結合した結晶構造が成は、枯草菌と同様に (p)ppGpp による GTP 量の調節に解かれており、そこで同定されていた SAM の結合に関

よって制御されているのかもしれない。

与するアミノ酸残基は、枯草菌 IMPDH の CBS ドメインにもほぼ同じ形で保存されていた (28)。これらのアミノ酸残基の変異を導入した (p)ppGpp0 株では、メチオニン

５． GTP 合成とメチオニン代謝との関係性
これまで述べてきたように、バクテリアにおいては、(p)による GTP 合成の亢進が起きなくなった。従って、メチ

ppGpp による GTP 合成の制御が、増殖を制御し、アミノ

オニンによる GTP 合成の活性化は、メチオニンから合成

酸飢餓へ適応にする上で重要であることはよく理解されされる SAM が CBS ドメインを介して IMPDH を活性化ている。一方で、(p)ppGpp 以外に GTP 合成を制御する機することで起きていたのではないかと考えている。

構については、GTP 生合成経路上のフィードバック制御
を除き、殆ど明らかとなっていない。私は、GTP 合成の

６． 真核細胞における GTP 合成の制御とその生理的役割

主たる制御因子である (p)ppGpp を欠失させた (p)ppGpp0

最後に、真核細胞における GTP 合成の制御とその生株を用いることで、新たな GTP 合成の制御を炙り出せる

理的役割について、バクテリアの知見と照らし合わせてのではないかと考えていた。前述したように、私が行っ紹介する。私は博士課程まで枯草菌を対象に研究してきた (p)ppGpp0 株の生育回復させる株のスクリーニングでたが、その中で、GTP 合成の制御の生物普遍性・多様性

は、先行研究では同定されなかった遺伝子に抑圧変異がに興味を持つようになった。そうした中、がんにおける同定された。詳しい経緯は割愛するが、私はこの原因をGTP 代謝研究を展開されているシンシナティ大学・佐々調べていく中で、(p)ppGpp0 株では、メチオニンが GTP

木敦朗准教授と出会い、それを機に、がん細胞における合成を亢進し、アミノ酸飢餓条件での生育を阻害するこ

GTP 合成の制御について研究していこうと考えた。そして私は 2020 年に博士号を取得した後、佐々木准教授がク
ロスアポイントメントでラボを持つ慶應義塾大学先端生
命科学研究所に研究員として赴任し、新たな分野での研究を開始した。

図 2. 枯草菌 (p)ppGpp0 株ではメチオニンが GTP 合成を促進する

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2023 年 7 月 10 日

がん細胞は正常細胞よりも高い増殖活性を持っておいて、新規に合成された GTP の多くは rRNA 合成に利用

り、それを維持するため、細胞内におけるエネルギーのされていることが明らかになった ( 図 3)。さらに、rRNA

需要が高まっている。これまでの研究から、がん細胞の転写を阻害した際には、GTP が顕著に蓄積する現象がの増殖活性に対して、GTP 合成の活性化が重要な役割見られた。以上の結果は、グリオブラストーマにおいて、を担っていることが明らかになってきている。がん細GTP 合成の活性化に伴って rRNA 合成量が増加すること

胞では正常細胞と比較して GTP 量が顕著に増加していが、増殖能が高まる原因であったことを示唆するものでることを冒頭で述べたが、その要因として、がん細胞ある。

では、GTP 生合成経路の律速酵素である IMPDH の活性

バクテリアでは、アミノ酸飢餓への適応において、(p)が、増殖速度と比例して上昇していることが明らかと

ppGpp が GTP 合成を抑制し、rRNA の転写を負に制御すなっている (29)。IMPDH は哺乳類において IMPDH1 とることが重要である。バクテリアとがん細胞、それぞれ

IMPDH2 の 2 つのアイソタイプが存在する (30)。殆どのの知見を照らし合わせると、原核生物から真核生物に至がん細胞では IMPDH2 の発現が上昇している。私たち

る細胞に共通して、GTP 合成は rRNA 合成とリンクしての研究グループでは、グリオブラストーマという悪性いることが示唆される。即ち、GTP 合成量は、細胞の増脳腫瘍において、IMPDH2 を介した GTP 合成の活性化

殖活性の中心を担うリボソームの生合成を制御する律速が、増殖能を高める上で重要な役割を担っていることをになっているといえる。 (p)ppGpp による GTP 合成の直明らかにした (31)。それでは、GTP 合成の活性化が、ど接的な制御は、バクテリアと真核藻類・植物の葉緑体をのようにグリオブラストーマの増殖能を高めているの除き、保存されていない。近年、ショウジョウバエにおか？私たちは、新規に合成されたリボ核酸が、どういっいて (p)ppGpp が存在することが報告されたが、その細胞た高分子代謝物に、どれくらい取り込まれたのかをモニ

内濃度は、増殖期におけるバクテリア細胞の 0.1% 未満

ターする代謝解析技術：Stable-Isotope Measure Of Influxedと非常に少ないレベルであり、バクテリアの緊縮応答のRibonucleic Acid Index (SI-MOIRAI) を開発した (32)。このように、細胞の生理状態を大きく変化させる役割は持っ

SI-MOIRAI を用いた解析から、グリオブラストーマにおている可能性は低いと考えられる (33)。(p)ppGpp による
GTP 合成制御を失った真核細胞では、どのように GTP
合成が制御されているのだろうか？がん細胞で IMPDH
を介して GTP 合成量の増加が起きていることを踏まえると、少なくとも哺乳類の細胞においては、IMPDH の制
御が GTP 合成量を調節する律速になっていると考えられる。IMPDH の制御機構としては、増殖シグナルに関わる
転写因子による転写レベルでの制御は知られている。一方で、タンパク質レベルでの活性制御については、ATPや GTP などのプリンヌクレオチドによるアロステリック
制御を除き、あまり理解されていない。
こうした背景から、私は哺乳類細胞における IMPDHの活性制御に興味を持っていた。中でも、IMPDH1, 2 の
2 つのアイソタイプが存在することに着目した。がん細図 3. がん細胞では IMPDH2 を介して GTP 合成が亢進している 胞では IMPDH の 2 つのアイソタイプのうち、IMPDH2

哺乳類において、GTP 合成の律速段階である IMPDH には 2 つ が 活 性 化 し て い る こ と を 前 述 し た が、IMPDH1 とのアイソタイプが存在する。グリオブラストーマでは、2 つの IMPDH2、両者のアミノ酸配列の相同性は約 84% と極め

IMPDH アイソタイプのうち、IMPDH2 を開始て GTP 合成が亢 て高い。また、酵素の生化学的な性質に殆ど違いが無い
進している。こうして合成された GTP の多くは rRNA 合成に利 ことも示されている (34)。このようにアイソタイプ間で用され、がん細胞の増殖亢進に寄与している。

類似性が高いにも関わらず、なぜがん細胞における GTP

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生合成の活性化は、IMPDH1 ではなく IMPDH2 に依存し2023 年 7 月 10 日

事の皆様にも心より御礼申し上げます。

ているのか。私は、がん細胞で GTP 生合成が活性化する要因となる IMPDH2 アイソタイプ特異的な活性制御が存在するのではないかと考えて研究を展開してきた。これ

引用文献

までの結果から、IMPDH1 と IMPDH2 は完全に同一の活

1) Lopez., Arch Microbiol., 131(3):247-51 (1982)性を有しているわけではなく、おそらく異なる制御を受

2) Bittner et al., J. Bacteriol., 196(11):2067-76 (2014)

けていることを捉えつつある。これらの研究成果につい

3) Traut, Mol. Cell. Biochem., 140(1):1-22 (1994)ては、現在論文化に向けて稿準備中であり、詳細はまた

4) Irving et al., Nat. Rev. Microbiol., 19(4):256-271 (2021)

別の機会に紹介できればと思う。

5) Barker et al., J. Mol. Biol, 305, 673–688 (2001a)6) Barker et al., J. Mol. Biol, 305, 689–702 (2001b)7) Krásný & Gourse, EMBO J., 23(22):4473-83 (2004)

７． 終わりに
本稿では GTP 合成の制御がバクテリアからヒトに至る生

8) Kriel et al., Mol. Cell, , 48, 231–241 (2012)9) Liu et al., Mol. Cell, 57, 735–749 (2015)

物の細胞の増殖を制御する上で重要な役割を担っている

10) Anderson et al., ELife, 8, e47534 (2019)

ことを紹介してきた。バクテリアにおける (p)ppGpp によ11) Anderson et al., J. Mol. Biol., 432(14):4108-4126 (2020)

る GTP 合成の制御は、詳細に研究がされてきている一方

12) Krásný et al., Mol. Microbiol., 69(1):42-54 (2008)

で、その他の GTP 合成を制御する機構については、未だに研究の余地がある。私は、生物種・ドメインを横断して、細胞内における GTP の制御とその生理的役割を理解することは、生物の細胞が増殖を制御するシステムの共通ルールや、生物進化の過程での多様化プロセスの理解に繋がると考えている。さらには、産業的に有用な細胞を

13) Tojo et al., J. Bacteriol., 190(18):6134-47 (2008)14) Sojka et al., Nucleic Acids Res., 39(11):4598-611 (2011)15) Handke et al., J. Bacteriol., 190(3):798-806 (2008)16) Ratnayake-Lecamwasam et al., Genes Dev., 15(9):1093-103(2001)
17) Molle et al., J. Bacteriol., 185(6):1911-22 (2003)
18) Osaka et al., Mol. Microbiol., 113(6):1155-1169 (2020)

作るためのデザイン設計の基盤になると考えている。本19) Fernández-Justel et al., Protein Sci., 31(5):e4314 (2022)

稿が様々な分野の研究をされている方々に GTP の研究に

20) Atkinson et al., PLoS One, 6(8):e23479 (2011)

興味を持っていただけるきっかけになると幸いである。

21) Mehre et al., New Phytol., 237(4):1086-1099 (2023)
22) Nomura et al., J. Biol. Chem., 289(22):15631-41 (2014)23) Romand et al., Elife, 11:e75041 (2022)

８． 謝辞
本稿において紹介した私の研究は、朝井 計教授 ( 東京農業大学 )、吉川 博文 名誉教授 ( 東京農業大学 )、佐々木敦
朗 特任教授 ( 慶應義塾大学 ) をはじめとする多くの方々

24) Swiatecka-Hagenbruch et al., Mol. Genet. Genomics, 277(6):72534 (2007)25) Buey et al., Nat. Commun., 6:8923 (2015)26) Buey et al., Sci. Rep., 7(1):2648 (2017)のご指導、ご助言をいただき、行うことができました。 27) Janosík et al., Biochemistry, 40(35):10625-33 (2001)
この場を借りて深く御礼申し上げます。また今回、この28) Lucas et al. J, Mol. Biol., 396(3):800-20 (2010)

ような執筆の機会を与えてくださったニュースレター幹29) Jackson et al., Nature, 256(5515):331-3 (1975)

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2023 年 7 月 10 日

研究奨励賞受賞にあたって：春はあけぼの、ゲノムは…
尾崎 省吾
九州大学大学院・薬学研究院・分子生物薬学分野
ことの難しさについては論を俟ちません。だからこそ挑はじめに戦する甲斐があるし、成功によって得られるものは大き

この度は、日本ゲノム微生だろうという野心にも駆り立てられ、私は DnaA-oriC 複物学会の 2023 年研究奨励賞を頂戴し、誠に光栄に思います。

合体の機能構造解析に着手しました。

くださった先生方、ともに研し、精製タンパク質を用いて開始複合体を試験管内再構て交流の中でたくさんの刺激ことで、開始複合体中の DnaA 分子は 2 重鎖 DNA だけ

まず私は大腸菌や超好熱性サルモトガ菌をモデルとこれまで私を指導して育てて成する技法を開発しました (2)。次にこの技法を用いる究に勤しんだ同輩諸氏、そしを与えてくださった学会員のでなく、局所的開裂によって生じた 1 本鎖 DNA とも特

私は微生物ゲノムをモデル

DNA 結合は、DnaB 装着反応に不可欠でした。さらなる異的に結合することが明らかになりました。この 1 本鎖

皆様に感謝いたします。

とし、DNA 複製の開始機構を研究しています。複製とは、 解析により、開始複合体が少なくとも二つの機能的なサ細胞が遺伝情報を継承するために、ゲノムをコピーするブ複合体から構成されることがわかりました (3, 4)。これ

半保存的に行われます。そこで反応の開始段階では、化互作用するので、開始複合体全体として二組の DnaB ヘ反応です。この反応は 1 本鎖化された DNA を鋳型とし、 らのサブ複合体はそれぞれ一組の DnaB ヘリカーゼと相学的に安定な DNA の二重らせんをほどくために、まずリカーゼと相互作用することができることがわかりましされます。この複合体は複製ヘリカーゼを DNA 上に装メカニズムについてはかなり詳細に説明できるようにな

動的で高次な開始複合体がゲノムの複製開始領域に形成着させます。そして複製ヘリカーゼは ATP の加水分解を駆動力として、2 重らせんをほどきながらゲノム上を滑走し、1 本鎖 DNA 鋳型を作り出します。その後、RNA

プライマーがプライマーゼによって合成され、DNA ポリ

メラーゼによる新生 DNA 鎖の合成が誘われます（図１た。これらの情報に立脚することで、開始複合体の分子りました (5,6)。

今日、DnaA のドメイン構造単位で立体構造が解かれ(1)、私たちはそれらの情報と構造予測 AI ツールを組み合わせることで、DnaA １分子のかたちを正確に推定すA）。この一連のプロセスは原理的に大腸菌からヒトまで保存されています (1)。

開始複合体のかたちを明らかにしたい
これが私の研究のスタートでした。真正細菌の DNA 複製は DnaA タンパク質によって開始されます（図１B）。
環状 2 本鎖 DNA ゲノムをもつ大腸菌の場合、ゲノム上の唯一の複製開始領域 oriC に 11 分子の DnaA が集積し、

図１，複製開始複合体モデル

さらに核様体タンパク質 IHF が加わることで、開始複合 A．細胞生物の複製開始機構

体が形成されます（図１B）。この複合体は熱エネルギー B．大腸菌 DnaA タンパク質のドメイン構造。DnaB と相互作用や DNA のねじれストレス（torsional stress）を利用して する N 末端ドメイン（緑）、Linker ドメイン（紫）、AAA+ ドメ
oriC 内部の二重らせんを局所的にほどきます。そして イン（橙）、C 末の HTH ドメイン（茶）を示す。AAA+ ドメイ

生じた 1 本鎖 DNA に複製ヘリカーゼ DnaB を装着させ、 ン内には 1 本鎖 DNA 結合モチーフ（赤）が存在する。
DNA 複製を誘います。このように動的な働きをもつ開始 C．大腸菌の開始複合体モデル。DnaA、IHF、oriC からなる複複合体は、複製開始のタイミングに合わせて構築され、 合体を模式的に示す。単純化のため、N 末ドメインには透明色

細胞周期の進行にともなって崩壊します。このように動 を用いる。局所的な二重鎖の弛緩によって生じた 1 本鎖 DNA
的で複雑な挙動のため、複製開始複合体のかたちを掴む は DnaA と直接結合する。

7

News Letter of the Society of Genome Microbiology, Japan (No. 27)
ることができるようになりました。開始複合体についても、その立体構造はまだ解かれていませんが、分子動力

2023 年 7 月 10 日

質は既知の ATP 結合・加水分解モチーフをもちません。

また、緑膿菌 DciA の解析により、DciA が生育に必須で学的な計算おかげで、原子レベルに近い精度でそのかたあること、そして、DnaB と直接することが示されました。

学に不可欠な生化学的パラメーターの抽出には、私たち

そこで我々は DnaC をもたず、DciA をもっているモデル

ちを理解できるようになりました (7)。このような計算科

しかし、その染色体複製における役割は不明瞭でした。

の手で試験管内再構成された開始複合体の解析が重要な生物カウロバクター菌に注目し、DciA の役割を解析しま

開始複合体のゴールは複製ヘリカーゼを DNA に装着

ヘリカーゼとの相互作用によって促される、ということ

4 に分類される DnaB（枯草菌では DnaC と呼ばれる）でてヘリカーゼリングが開環状態へと遷移し、リングの穴

在します (8, 9)。DnaB ヘリカーゼはホモ 6 量体リングか

DnaB ヘリカーゼは 2 重らせんをほどくことができるよ

役割を担っています。

することです。真正細菌の複製ヘリカーゼは superfamily

あり、その C 末端には RecA 様の ATPase ドメインが存した。その結果、DnaB ヘリカーゼ装着が DciA と DnaB

を私たちは初めて見出しました (14)。
この相互作用によっに DNA を通すことができるようになります。
これにより、

らなり、リング中空の穴に 1 本鎖 DNA を通します（図２）。 うになるのです（図２）。実際、DciA を枯渇するようなそして、ATP 加水分解によるエネルギーを駆動力とし、 カウロバクター変異株は、遺伝情報の複製反応が阻害さ
DnaB ヘリカーゼは DNA に沿って 5’->3’ 方向に滑走しなれるため、生育できません。DciA はプロテオバクテリア

がら二重らせんを巻き戻します。大腸菌では、DnaB ヘ

だけでなく、シアノバクテリアや結核菌、サルモトガ菌

互作用するだけではヘリカーゼリングの穴に DNA を通された原理はこれらのバクテリアの複製機構でも同様にリカーゼは閉環状態で安定であるため、単に DNA と相すことも、2 重らせんをほどくこともできません。リン
グの開環を制御するサブユニット DnaC ローダーが大腸など様々な種に存在されています。ゆえに本研究で解明働いていると考えられます。

カウロバクター DciA の研究によって、DnaB ヘリカー

菌 DnaB の装着に必要です (10)。DnaC ローダーは AAA

ゼリングを開くメカニズムがわかってきました。一方、安定な複合体を形成します。ATP 結合型 DnaC ローダーです。DciA は ATP 結合に関わるような制御ドメインを＋ ATPase ファミリーに属しており、DnaB と 1:1 の比では DnaB リングの開環を促し、生じたリングの隙間に 1

いったん開いたリングがどのようにして閉じるかは不明

もたないので、未同定の制御的サブユニットと連係して本鎖 DNA を通します。その後 ATP 加水分解によって、 働いている可能性が考えられます。新規因子を探索しな
DnaC ロ ー ダ ー は ADP 結 合 型 へ と 変 換 さ れ、DnaB かがら、DciA ローダーの機能構造を紐解くことで、DciA

DNA を通したまま閉環状態になり、DNA 装着が完了しう。そうすると、DnaC 型や真核生物型のヘリカーゼ装ら解離します。これにより、DnaB ヘリカーゼは 1 本鎖型のヘリカーゼ装着機構の全貌が明らかになるでしょます。この DnaC ローダーの働きは大腸菌の生育に必須着機構との比較が可能となり、DNA 複製機構の共通原理

種および枯草菌（DnaI）にしか保存されていません。

す。

です。しかし、DnaC ローダーのホモログは大腸菌近縁

では、他の多くのバクテリア種では、DnaC をもたずに、どのようにして DnaB ヘリカーゼが装着されるのでしょうか。

この課題のヒントはバクテリアゲノムの大規模比較解析 か ら 得 ら れ ま し た (11-13)。DnaC ホ モ ロ グ を も た なと種間多様性を深く洞察することができるようになりま

ゲノム DNA 複製は、ゲノムの動的な構造、ゲノム分

配、細胞分裂など様々な細胞周期イベントと連係しています。細胞はこれらのイベントどうしを巧みに調和させていますが、そのしくみについての私たちの理解はまだ限定的であるように思います (15-18)。ゲノム微生物研究
い種において、特異的に保存される遺伝子が探索され、 のさらなる発展によって細胞周期イベントの連動性の理
DUF721-containing 機能未知タンパク質 DciA が注目され 解を深めることが、生命の本質である遺伝子継承システました (11)。DnaC と異なり、DciA ファミリータンパク

ムの真の理解につながるでしょう。

図２，複製ヘリカーゼ装着メカニズム
DciA の C 末 端 ド メ イ ン が DnaB と 直接結合することで、DnaB リングの開環が促される。リングの隙間に 1 本鎖
DNA を通すことで、DnaB ヘリカーゼが装着される。

8

News Letter of the Society of Genome Microbiology, Japan (No. 27)

2023 年 7 月 10 日

(2010)

おわりにかずさアカデミアホールでの受賞講演において、私は

2) Ozaki S. et al., J. Biol. Chem., 283, 8351–8362. (2008)

ゲノム微生物研究の魅力を日本の四季になぞらえました。 3) Ozaki S. and Katayama T., Nucleic Acids Res., 40, 1648–1665.
(2012)

春はあけぼの、 ゲノムは複製

4) Ozaki S. et al., J. Biol. Chem., 287, 37458–37471. (2012)

さて、みなさんにとって下の句にはどのような言葉が当てはまるでしょうか。春夏秋冬、それぞれの季節に魅力があります。同じ夏でも、月や雨といった要素によって趣が異なるのが日本の四季です。この四季の多様性に
私たちはさまざまな美を鑑賞することができます。ゲノム微生物研究においても、それぞれの研究者が、それぞれの視点で魅力を感じていることと思います。そのひとつひとつを鑑賞し、語り合う場こそが、日本ゲノム微生物学会なのでしょうね。

5) Sakiyama Y. et al., Nucleic Acids Res., 45, 12354–12373. (2017)6) Yoshida R. et al., Nucleic Acids Res., gkad389 (2023)
7) Shimizu M. et al., Proc. Natl. Acad. Sci., 113, E8021–E8030. (2016)
8) Chase J. et al., Trends Biochem. Sci., 47, 620–630. (2022)
9) Horikoshi N. and Kurumizaka H., J. Biochem. 171, 605-607. (2022)
10) Arias-Palomo E. et al., Mol. Cell, 74, 173–184. (2019)11) Brézellec P. et al., Nat. Commun., 7, 13271. (2016)12) Ozaki S., Genes Genet. Syst., 94, 183-196. (2019)13) Blaine C.H. et al., J. Bacteriol., 205, e00487-22 (2023)

最後に、私を理解し、いつも励ましてくれる妻と３人の息子たち、そして、受賞講演の翌日に誕生した長女に感謝いたします。

14) Ozaki S. et al., Nucleic Acids Res., 50, 12896–12912. (2022)
15) Ozaki S. et al., Cell Rep., 4, 985–95. (2013)16) Lori C., Ozaki S. et al., Nature, 523, 236–9. (2015)17) Ozaki S. et al., mBio, 11, e00487-20. (2020)18) Ozaki S. et al., mBio, 12, e02196-20. (2021)

引用文献
1) Katayama T., Ozaki S. et al., Nat. Rev. Microbiol., 8, 163–170.

メタゲノム解析を駆使した氷河細菌叢研究村上 匠
国立遺伝学研究所

ゲノム多様性研究室

この度は栄えある若する生物の生態や適応過程を理解する上で興味深い題材

手賞を頂き、大変光栄にであるのと同時に、広域物質循環の実態や気候変動の影思います。審査員の先生

響を把握する上でも重要な存在なのです。私はこうした方、研究にお力添えいた

氷河生物研究をさらに推し進めるために、従来調査されだいた皆様に心から感謝てこなかった領域に目を向け、研究を行ってきました。

申し上げます。
日本のほとんどの地

１． 氷河無脊椎動物とその共生細菌に着目した研究

域では、雪や氷というのは冬の間だけ目にするものかと

一生を雪氷中で過ごす無脊椎動物が世界各地の氷河に思います。一方で極域や世界の高山地帯では、「氷河」 多数生息しています。こうした無脊椎動物は氷河生態系と呼ばれる巨大な雪氷の塊が年間を通じて地表を覆ってにおける主要な消費者と位置付けられていますが、微生います。地球上の淡水の実に 4 分の 3 が氷河に分布して物を中心に進展してきた従来の氷河生物研究においてはいると見積もられており、氷河は地球上における主要な調査例が乏しく、生態の大部分は未知でした。特に、「無淡水環境の一つといえます。そして氷河は、低温・凍結・

脊椎動物が氷河生態系の一員として他の生物とどのよう強紫外線といった様々なストレスに曝される過酷な環境な関係を築いているのか」という点は全くわかっていまでありながら、多様な生物を育むバイオームとしての側せんでした。そこで私は、氷河無脊椎動物と細菌の関係面もあります。近年、氷河上での活発な生物活動が、氷性に焦点を当て、氷河無脊椎動物にそもそもどのような河流域の物質循環や氷河の融解と密接に関連しているこ細菌が共生しているのかを 16S rRNA 遺伝子アンプリコとがわかってきました。氷河生物は、過酷な環境に生息ン解析や fluorescence in situ hybridization で調査しました。

9News Letter of the Society of Genome Microbiology, Japan (No. 27)
北米大陸の氷河に生息するミミズの一種「コオリミミ

2023 年 7 月 10 日

判明しました。

ズ」(Mesenchytraeus solifugus) と南米パタゴニアの氷河に生息する昆虫「氷河カワゲラ」(Andiperla willinki) を研究

２． クリオコナイト細菌群集の広域間比較研究題材とし、主に腸内環境を対象とした細菌群集構造解析

微生物は主要な氷河生物として以前より研究されてきを実施したところ、これら氷河無脊椎動物の共生細菌群

ました。その中でも「クリオコナイト」と呼ばれる微生

集は生息氷河表面の細菌群集とは大きく系統組成が異な物凝集体は中心的な題材です。クリオコナイトは、シアることが判明しました (1–3)。特に顕著だったのが、動物

ノバクテリアをはじめとする様々な微生物が鉱物ととも

腸内特異的に共生する細菌系統が豊富に検出された点でに顆粒状に凝集した物体で、世界中の氷河表面で見られす。こうした腸内特異的な細菌系統は従来の氷河生物研

ます。顆粒内は光合成をはじめとする様々な生化学反応

究では検出例がなく、これら一連の研究で初めてその存が進行する生物ホットスポットであり、世界各地の氷河在が明らかとなりました。一方、興味深いことに氷河環生態系の基盤を担う存在といえます。しかし、これまで境から頻繁に検出される細菌、いわゆる氷河細菌に関しはグリーンランドなど極域の一部地域に調査が集中してても、一部の系統が氷河無脊椎動物の腸内や体表で選択おり、その他の地域のクリオコナイトに関しては、構成的に定着していることがわかりました。
「無脊椎動物の体している微生物の種類や生態など多くのことが未知でし

内・体表」という環境によって、氷河中に雪氷とは異なた。そこで私は共同研究者と協力して、北極・南極の氷るニッチが創出され、一部の氷河細菌がそれを利用して河に加えて、これまで調査されてこなかったアジア山岳

いるものと推察されます。

地帯 ( 天山山脈・ヒマラヤなど ) の氷河からもクリオコ

次に、こうした共生細菌が有する代謝能を調査する

ナイトを収集し、メタゲノム解析によってクリオコナイ

ために、氷河カワゲラを対象とした腸内メタゲノム解トを構成する細菌群集のゲノム情報を地域横断的に比較析を実施し、主要腸内細菌系統の metagenome-assembled

しました。

genome (MAG) を構築しました。MAG にコードされてい解析の結果、クリオコナイトを構成する細菌系統や機る遺伝子を調査したところ、腸内での最優占系統である能遺伝子の組成は、極域とアジア山岳地帯とで明確に異Bacteroidales 目細菌を中心に、多糖を分解・発酵する能なることが判明しました (4)。例えば、脱窒を担う遺伝子力を有していることが判明しました (3)。これらの結果かはアジア山岳氷河のクリオコナイトからは豊富に検出さ

ら、氷河カワゲラの腸内細菌群集は、宿主が摂食した藻れた一方で極域のクリオコナイトではほとんど検出され類に含まれる多糖の分解に積極的に関与していると考えませんでした。アジアと極域のクリオコナイトでは脱窒られます ( 図 1)。腸内細菌群集は多糖分解を通じて、氷能に大きな差があることが窺えます。

河カワゲラの生存に貢献し、また氷河環境の物質循環に

また、クリオコナイト内の主要な一次生産者であるも寄与しているものと推察されます。このようにメタゲ

シアノバクテリアの系統組成も極域とアジアとで大きくノム解析を通じて、無脊椎動物が自身の共生細菌群集と異なりました。極域のクリオコナイトでは Phormidesmis

ともに氷河生態系の一端を担っている様子がより詳細にpriestleyi という種が単独で優占していたのに対し、アジ

分解産 物の単糖・ オリゴ糖

氷河カワゲラタ

Bacteroidales 目細菌が中心となって藻類由来の多糖を捕Bacteroidales
細菌

発酵産物(短鎖脂肪酸)

図 1. メタゲノム解析から推定された氷河カワゲラと腸内細菌の共生関係

解
分 素
酵

糖
結
ン 合
パ
ク

藻類由 来の多糖

集・分解する。他の腸内細菌は分解の途中で放出された単氷河カワゲラが利⽤糖やオリゴ糖を利用して発酵を行う。一連の分解過程で放出された糖や発酵産物は宿主氷河カワゲラの栄養となる。

その他の主要腸内細菌

10

News Letter of the Society of Genome Microbiology, Japan (No. 27)

2023 年 7 月 10 日

アでは P. priestleyi 以外の系統が複数種類混在する状態でイトに定着できる余地があるものと推察されます。そうクリオコナイトを構成していました。こうした地域間でした環境では補色順化による光競合の回避も複数種の共異なるシアノバクテリアの系統組成は、機能遺伝子組成

存に一役買っているのかもしれません。一方で、栄養がの面でも地域的な差異をもたらしていました。一例としより限られる極域では、P. priestleyi のような限られた系て、光アンテナタンパク質複合体 ( フィコビリソーム )統しか優占できないのではないかと考えられます。南極の構成遺伝子が挙げられます。各シアノバクテリア系統の湖水から単離されたシアノバクテリアの研究でも指摘の MAG から保有遺伝子を調査したところ、極域で優占されているように (6)、フィコエリスリンを欠いた “ 比較する P. priestleyi はシアノバクテリア共通の赤色光アンテ

的低コスト ” なフィコビリソームを利用することは、過ナタンパク質 ( フィコシアニン・アロフィコシアニン )酷な極域で生存するシアノバクテリアの適応戦略の一端の遺伝子のみを有していました。一方アジアで優占してを反映しているのかもしれません。

いた系統の多くは、それらに加えて緑色光アンテナタン

一連の研究によって、氷河生態系が従来知られていた

パク質 ( フィコエリスリン ) の遺伝子を有することが判よりもさらに幅広い生物種によって構成されており、群明しました。さらに、フィコエリスリンを有するアジア

集構造も地域 ( 環境 ) によって大きく異なることがわかっ

優占系統の一部は、利用できる光波長に応じてフィコシてきました。今後さらに幅広い地域・期間・生物種・環

アニンとフィコエリスリンの量比を調整する能力 ( 補色

境情報を対象とした包括的な調査を行うことで、氷河生

順化能 ) を有していると保有遺伝子から示唆されました。

態系の構造とその多様性の詳細がより鮮明になると期待

地域ごとにクリオコナイトを構成する細菌の系統組成されます。「氷河生態系とはどの程度多様な系なのか、そや代謝能が異なる原因はまだよくわかっていません。しの多様性はなぜ創出されるのか」という問いを探求する

かし、地域ごとの氷河環境の違いがクリオコナイトの群

ことは、気候変動に対して氷河生態系がどう応答し、物集構造に影響を与えている可能性は十分考えられます。 質循環の仕組みや生物多様性がどう変遷するのかを理解
微生物の分布に影響を与えうる環境要因は様々にありまするためにも重要です。これからも氷河生態系の実態にすが、ここでは栄養基質の供給量について説明したいと迫るべく、個々の生物の生態から生態系全体までを見据思います ( 図 2)。

えた研究を推進していきたいと思います。是非また年会

アジアをはじめとする中緯度山岳地帯の氷河は、周辺
土壌や大都市圏からのダストの影響を極域よりも強く受けており、硝酸塩や有機物など、微生物が利用する基質が極域よりも多量に供給される傾向にあります (5)。極域とは対照的にアジアのクリオコナイトで脱窒を行う細菌が定着していた背景には、こうした基質供給量の地域的な多寡が関与している可能性があります。またシアノバ
クテリアの分布に関しても、栄養条件が比較的良いアジ
アでは、より幅広いシアノバクテリア系統がクリオコナ
硝酸塩供給
硝酸塩供給
少
多
PEを⽋く
シアノバクテリア(P. priestleyi )PEを有する
シアノバクテリア等で研究成果をご報告できれば幸いです。
引用文献
1) Murakami et al., FEMS Microbiol. Ecol., 91(3):fiv003 (2015)2) Murakami et al., Microbes Environ., 32(1):32-39 (2017)3) Murakami et al., Environ. Microbiol., 20(11):4170-4183 (2018)4) Murakami et al., Microbiome, 10:50 (2022)
5) Ren et al., Front. Ecol. Evol., 7:360 (2019)
6) Chrismas et al., Mol. Ecol., 27(24):5279-5293 (2018)

図 2. メタゲノム解析から推測された極域とアジアのクリオコナイトの違い

栄養として
消費

補
順 ⾊
化

クリオコナイト表面をシアノバクテリアが覆うのは極域とアジアとで共通しているが、構成してい
栄養として
窒素ガス
消費
るシアノバクテリアの種類は地域ごとに異なる。
アジアのクリオコナイト内部では、豊富な硝酸塩

脱窒の供給を受けて脱窒が進行するが、硝酸塩供給が限られる極域のクリオコナイトでは、脱窒反応は極域のクリオコナイト粒

アジアのクリオコナイト粒

11

ごく限定的と見られる。PE: フィコエリスリン

News Letter of the Society of Genome Microbiology, Japan (No. 27)

2023 年 7 月 10 日

めことで、ゲノムサイズ縮小の観測できる大腸菌を作成することを目指しています。
今回の研究のきっかけは、このような研究の過程で挿入配列活性によるIS3 という挿入配列が身の周りの配列を削ってしまうとオペロン構造形成の実証実験

いう現象に遭遇したことでした。この現象自体はよく知金井 雄樹

られていましたが (3)、たまたま私の実験では、配列の欠失に伴い新たなオペロンが生じていました。

東京大・院・理オペロン形成が合理的な理由は知られているものの、このたびは、ポスター賞に選

どのように形成されてきたかはあまり調べられていまんでいただき、誠にありがとう

せん。私たちは上述の実験を基に、２つの離れた位置ございます。興味の近い研究をにある二遺伝子の間に挿入配列が転移により挿入されたくさん聞け、かつ自身の研究(Insertion)、まわりの配列を切除し (Deletion)、挿入配列に対して数多くのフィードバッ

が抜ける (Excision) ことでオペロンが形成しうるというクをいただくことができ、博士

IDE モデルを提唱しました (4)。

課程修了に向けて研究を進める

このモデルの特徴は中立的・適応的なオペロン形成の上での刺激になりました。発表を聴きにきてくださった皆様、そして大会を運営していただいた皆様に感謝しております。
生物進化の特徴を調べるために、科学者が用意した実験室環境下で進化を観測し続ける進化実験が、盛んに行われるようになってきています。ただ、実験にかけられる時間の関係で、数個の変異で説明できる現象がほとん
どで、大きなゲノム構造変化を伴う現象についてはあまり研究がありません。
私は内部共生微生物のゲノム縮小という現象を実験室で観測しようとしています。私たちのミトコンドリアが祖先のアルファプロテオバクテリアよりかなり小さいゲ
ノムを持っているように、他の生き物の内部に生きる共生微生物には極端にゲノムが小さくなるものが多数知られています。過去には例えば大腸菌のゲノムスケール代謝モデルを使った研究があり (1)、進化実験ができるようになれば、計算機シミュレーションと実験を比較して共生に至る進化の特徴の理解につながると考えています。
そこで私は、ゲノム縮小の駆動力の一つである挿入配列と呼ばれる DNA トランスポゾン (2) の活性を人為的に高いずれも説明できることです。まず、挿入配列活性によって局所的に多様な構造変異が生じることで中立的なオペロン形成が促進されます。
また、私たちは、挿入配列の特性を活かすと適応的な段階を踏んで徐々にオペロンを作っていくことが可能ではないかと考えました ( 図 1)。挿入配列には外向きのプ
ロモーター活性を持つものが多く見つかっています。そうした挿入配列が、高い発現量がその環境で適応的な例
えば図の遺伝子 B のような遺伝子の近くに挿入することでその遺伝子を発現させ (I)、さらに余分な配列を削ることで自身のプロモーターをその遺伝子に近づけます (D)。
この過程で適応的な遺伝子の発現量が上がり細胞の適応度が増します。しかし、この近づいた状態だと挿入配列が細胞の生存に重要な遺伝子も破壊しかねません。そこで、挿入配列が抜けることで (E) さらに細胞の適応度が上がりえます。このように、稀なランダムな変異によってオペロンが生じるのではなく、オペロンが適応的な中間状態を経て徐々に生じ得るようなメカニズム (5) を提唱することができました。
オペロン形成メカニズムの研究は多くが数理モデルか
比較ゲノムによるもので、実験的な実証はありませんでした。IDE モデルのよる適応的なオペロン進化過程は挿入配列の分子的な活性によるオペロン形成なので、活性を高めさえすれば、実験室でオペロン形成を観測できるであろうと考えました。挿入配列を誘導系にして活性を上げ、さらに IEE と呼ばれる遺伝子を導入して挿入配列

図１. 提唱したオペロン形成の IDE モデルの切り出し活性を高めた大腸菌に、薬剤耐性遺伝子と蛍12News Letter of the Society of Genome Microbiology, Japan (No. 27)

2023 年 7 月 10 日

光タンパク質遺伝子を挿入配列の周りに配置した形で導入しました。そしてこの大腸菌に対して強い薬剤耐性と蛍光
傾向タンパク質発現による選択をかけました。当初はさすがに１週間ほど繰り返し選択が必要であろうと想定していシアノバクテリアにおけるました。ところが、一晩の内に薬剤耐性遺伝子・蛍光タン

広宿主域発現ベクターの開発

パク質遺伝子オペロンを形成した大腸菌が挿入配列の活性

坂巻 裕

依存的に再現よく取れてきました。
今回は提唱したモデルの実証に主眼を置いていたため、オペロンが形成しやすい条件を整えた上で実験をしまし

東京農業大学・農学研究科
シアノバクテリアは酸素発生型

た。自然界のゲノム縮小した微生物はかなり多くのオペロ 光合成を行う唯一の原核生物であンを持つことが知られています。私が作成を目指している り、増殖に外部からの有機物を必
挿入配列活性を高めた大腸菌でゲノム縮小を引き起こした 要とせず、太陽光と CO2、微量のときに、IDE 仮説によるオペロン形成がより自然な形で観 ミネラルのみで生育する。さらに測できることを期待しています。

光エネルギーをバイオマスに変換

最後になりますが、指導教員である古澤教授と津留助 するエネルギー効率が陸上植物と比較して高い（植物：
教には多大なご尽力をいただきました。とくに、津留助教 0.5% 以下、シアノバクテリア：3~9%）(1)。これらのこの助言なしには今回のオペロンの研究は自分の頭の中にと とから、シアノバクテリアは CO2 ニュートラルに有用化
どまって世に出ることはなかったと思います。また古澤研 合物を生産するホストとして期待されている。しかし、究室の皆様には日頃より議論に付き合っていただきまし 大腸菌や酵母と比較してシアノバクテリアで利用可能な遺伝子工学ツールは不足しており、特に、シアノバクテ
た。この場をお借りして厚くお礼申し上げます。
リアで遺伝子を過剰発現させるために利用できる発現ベクターに関する情報は限られている (2)。自己複製プラス

引用文献

ミドは、プラスミドにコードされた複製開始因子（Rep1) Pál, C.; et al., Nature. 440(7084):667-670. (2004)
2) McCutcheon, J. P. and Moran, N. A., Nat. Rev. Microbiol.10:13-26.
(2012)

タンパク質など）を用いて、ホストの複製機構を利用して自律的に複製される。自律複製配列は、複製開始因子
をコードする遺伝子とその結合配列からなり、複製起点

3) Sekine, Y., et al., J. Mol. Biol. 235(5):1406-1420 (1994).

となる。これまでにシアノバクテリア内在性プラスミド

4) Kanai, Y., et al., Nucleic Acids Res. 50(3):1673-1686. (2022)
5) Lawrence, J. G. and Roth, J. R., Genetics 143(4):1843-1860 (1996).

を利用したベクターが開発されているが、その多くが単一のシアノバクテリア種のみで自律複製され、広宿主ベクターとして報告されているものは、わずかである (3)。
また RSF1010 ベクターはホストレンジが広く複数のシア
ノバクテリアで維持されるが、コピー数が染色体と同程度であるため、遺伝子の過剰発現には適していない (4)。
本研究ではシアノバクテリアの自律複製領域に関する新たな知見を得るため、ライブラリスクリーニングとシーケンシングを組み合わせた新しい手法、Autonomous
Replication Sequencing（AR-seq）を確立した。スクリー
ニングのゲノムソースとして、染色体の他に 7 つのプラ
スミドを持ち、少なくとも 7 つのレプリコンが共存できる Synechocystis sp. PCC 6803 を 選 択 し た。Synechocystis
sp. PCC 6803 から構築されたゲノムライブラリーを形質転換するホストとして、極めて高い形質転換能を有13

News Letter of the Society of Genome Microbiology, Japan (No. 27)

2023 年 7 月 10 日

し、内在性プラスミドを一つしか持たない Synechococcus

する研究室のメンバー皆様の多大なるご尽力がありましelongatus PCC 7942（S. elongatus 7942） を 利 用 し た。 また。改めて感謝申し上げます。ポスター賞の名に恥じなず Synechocystis sp. PCC 6803 ゲノムライブラリー（ライいよう、今後とも真摯に研究と向き合っていきます。

ブラリー A）を S. elongatus 7942 へ導入し、得られたコロニーより再び DNA を抽出しライブラリー B とした。S.

引用文献

elongatus 7942 染色体へインテグレーションせずに自律複

1) Dismukes G.C. et al. Curr. Opin. Biotechnol., 19: 235-240 (2008)

製しているプラスミドを得るために、S. elongatus 7942 形

2) Sengupta A. et al. Appl. Microbiol. Biotechnol. , 102: 5457-5471

質転換体ライブラリーから抽出した DNA を E. coli へ再び導入しコロニーを取得した（ライブラリー C）。次に、
各ライブラリーに含まれるゲノム領域を明らかにするため、網羅的なシーケンス解析を行った。得られた配列リー(2008)
3) Opel F. et al. ACS Synth. Biol. , 11: 1758-1771 (2022)
4) Jin H. et al. Front. Microbiol., 9: 1662 (2018)5) Sakamaki Y. et al. Front. Microbiol., 2023. 14: 1111979 (2023)

ドを Synechocystis sp. PCC 6803 ゲノムにマッピングした
ところ、Synechocystis sp. PCC 6803 に含まれるプラスミ
ドである pCC5.2 の ORF B（CyRepA2）と周辺領域が含まれていた。
S. elongatus 7942 における CyRepA2 の複製活性を評価するために、CyRepA2 遺伝子領域を含むプラスミドベク
ターに、レポーター遺伝子として gfp を配置した発現ベ

プラスミドを介した Acaryochloris marina
MBIC 11017 の橙色光環境への適応
三宅 敬太

クター pYS1C-GFP を構築し S. elongatus 7942 へと導入し

東京大・院・新領域

た。染色体に導入した発現系と比較したところ、pYS1C-

環状 DNA 分子であるプラスミドは、薬剤耐性能や病GFP を導入した細胞の GFP 発現量は約 10 倍以上であ原性など、さまざまな遺伝子

り、CyRepA2 を保有する pYS ベクターを用いた発現系を接合伝達によって伝播するが過剰発現に適していることが示された。続いて、pYS

ことでバクテリアの進化や環ベクターのホストレンジを評価するために、系統的に異境への適応性を促進する可動なるモデルシアノバクテリア Synechocystis sp. PCC 6803、 性遺伝因子である。約 23 億年
Synechococcus sp. PCC 7002、Anabaena sp. PCC 7120 への前に誕生した酸素発生型光合導入を試みた。これら 3 種においても S. elongatus 7942

成原核生物であるシアノバクと同様に GFP の蛍光が確認され、pYS ベクターが幅広い

テリアにおいても、プラスミ

シアノバクテリア種で機能する過剰発現ベクターとしてドの伝播がシアノバクテリア

利用できることが示された (5)。今回のスクリーニングでの進化に重要であるとされている (1)。

は 1 つの自律複製領域しか得られなかったが、AR-seq に典型的なシアノバクテリアの酸素発生型光合成の反応

用いるゲノムライブラリーや宿主生物を変えることで、 中心色素には赤色光を吸収するクロロフィル a が利用さ
新たな Rep や自律複製領域を同定することが可能である。 れるが Acaryochloris marina MBIC 11017 (A. marina) では、
その汎用性を考えると、AR-seq はシアノバクテリアだけ

例外的にクロロフィル a より長波長の遠赤色光を吸収すでなく、他の様々な生物の自律複製開始領域を同定する

るクロロフィル d が利用されている。さらに A. marina は、ために利用できる可能性がある。

クロロフィルが吸収できない光質のエネルギーを反応中おわりに、この素晴らしい賞を受賞するにあたり、年
会長のかずさ DNA 研究所

田畑哲之、組織委員会の先心に伝達するための光捕集タンパク質複合体フィコビリ
ソーム (PBS) を有し、橙色光を吸収し、そのエネルギー

生方、学会員の皆様に心から感謝申し上げます。また、 も光合成に利用している。つまり、A. marina は、橙色光
本研究を行なった東京農業大学で長年にわたるご指導と遠赤色光を光合成に利用している。私は、これまでに A.

をいただきました渡辺智先生にも深く感謝を申し上げま

marina にコードされている色素合成酵素と光受容体の解す。さらに、本研究の実施には東京工業大学 前田海成

析から、遠赤色光と橙色光を感知している可能性を見出

助教、東京農業大学 荷村（松根）かおり博士をはじめとした (2)。このことから、橙色光に対して A. marina がど

14News Letter of the Society of Genome Microbiology, Japan (No. 27)

2023 年 7 月 10 日のような応答を示すのかを橙色光環境で長期継代培養す

して、それぞれのプラスミドのシンテニー解析を行った

ることで検証してきた。

ところ、pFRL1 と pFRL6 が 1 度融合し、再分離することで，本研究において、私は A. marina が単離された環境にその組成の一部が交換され、高活性複製開始酵素遺伝子

近い遠赤色光環境での培養株 をオリジナル株とした。オ

と PBS 遺伝子群が pOL2 で共局在することを見出した ( 図リジナル株を橙色光環境に移行し、長期継代培養した結1)。このように複数プラスミドの組成を交換し，特定の果、PBS 量が増加することが観察された。興味深いことに、 機能に関わる遺伝子群を高コピープラスミドに搭載し直この PBS 量の増加は段階的ではなく、150 日前後で急激すことで、その発現を増強する環境適応戦略は、他のバに増加し、その増加が飽和した。さらに、この増加傾向

クテリアでも報告例がない。私はこの新規な環境適応戦

は、独立した 3 株全てで同様に観察された ( 以降 OL1-3

略をプラスミドシャッフリング (PS) と命名した。今後こ株とする )。この PBS が高蓄積した OL1-3 株を遠赤色光の PS に関して、その融合部位・再分離部位の配列解析

環境に再移行し培養すると、PBS 量は減少するものの、 に加えて、光以外の環境因子で駆動される PS の可能性
オリジナル株と比較すると有意に高い PBS 蓄積レベルをを検討し，そこで生じる現象との共通性から PS の分子保っていた。このことから OL1-3 株の PBS 高蓄積という機構を解明したいと考えている。

表現型は不可逆であり、橙色光に適応した株ではないか

最後に、この度はこのような素晴らしい賞をいただき、と考えている。橙色光への適応において OL1-3 株ではゲ

年会長のかずさ DNA 研究所 田畑 哲之所長、組織委員会

ノムレベルでの変異が起きていると考え、リシークエンの先生方、学会員の皆様に感謝申し上げます。引き続き、

ス解析を行った。オリジナル株と OL1-3 株のゲノムの再本学会に貢献できるようにこれからも研究に邁進していアセンブルから、PBS 遺伝子群はどちらの株においてもきたいと思います。

1 つのプラスミドに格納されていた。オリジナル株ではPBS 遺伝子群は低コピーの pFRL1 に格納され、pFRL6 が引用文献

高コピープラスミドとして存在した。一方で OL1-3 株に

1) R. V. Popin et al., Front. Microbiol. 12, 684565 (2021).

おいては、PBS 遺伝子群がコードされているプラスミド

2) K. Miyake, et al., FEBS J. 287, 4016–4031 (2020).

pOL2 が高コピーであった。つまり、PBS 遺伝子群をコードするプラスミドが高コピー化することによって PBS の高蓄積が生じたと結論付けている。この高コピー化に関図１. プラスミドの融合と再分離

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News Letter of the Society of Genome Microbiology, Japan (No. 27)

Unexpected absence of ribosomal protein genes frommetagenome-assembled genomes
美世一守 ，岩崎渉
1 東京大・院理，2 産総研・生物プロセス，
3 東京大・院新領域，4 東京大・大海研，
5 東京大・微生物イノベ
ISME Commun. 2: 118 (2022)
1,2

1,3,4,5Metagenome-Assembled Genome (MAG) に よ り、 培 養 せずに微生物のゲノム情報が得られるようになった。読者の多くも、MAG を構築したり、MAG の解析を行ったり、MAG に基づいた系統樹を参照したりと、多くの恩恵を受けているのではないだろうか。
しかし、MAG は果たしてどこまで微生物ゲノムを完全に反映しているのだろうか？例えば、多コピー配列（rRNA遺伝子など）や外来性配列は、アセンブリやビニングの過程で失われやすいことがよく知られてきた。ほかにも、落とし穴は無いのだろうか？
我々は今回、近年発表された MAG 約 19 万個を分析した。そして、「多コピー」でも「外来性」でもないリボソー
ムタンパク遺伝子もまた、ゲノムの completeness では説明できないほど顕著に MAG から失われやすい、という予想
外の傾向を見出した（図 A）。シングルセルゲノムや周辺
塩基配列パターンの解析により、リボソームタンパク遺伝
子はビニングの過程で失われることや、リボソームタンパ
ク遺伝子のビニングの難しさは微生物の性質を反映しており、コドンバイアスが強くなりやすい増殖速度の速い系統
群でより顕著であることも明らかになった（図 B）。
MAG の構築・解析やリボソームタンパク遺伝子の解析などを行う際には、本論文を参照いただければ幸いである。

図１，(A) Completeness が 90% 以上の MAG における、各リボソー
ムタンパク遺伝子の保有率。保有率が Completeness（橙色のライン）に対して大幅に低い遺伝子が多数見られる（論文 Fig. 1Aを改変）。 (B) MAG からリボソームタンパク遺伝子が欠失するメカニズムの模式図。

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News Letter of the Society of Genome Microbiology, Japan (No. 27)

2023 年 7 月 10 日

「国際微生物の日」について
吉田健一
神戸大学大学院科学技術イノベーション研究科（FEMS アンバサダー）

アントニー・ファン・レーウェンフック（Antonie van Leeuwenhoek）－財産も学位もないオランダ・デルフトの織物商－は、1673 年 9 月 17 日にロンドンの王立協会に手紙を送り、微生物の存在を世界で初めて報告しました。この有り得ないアマチュア研究者は、何と自分で顕微鏡を作り（何百台も！）、時代に先駆けて驚異的拡大率を達成して、初めて微生物を観察したのです。その有名な手紙には、微生物の姿と動きを捉えたスケッチ図面を添えて、正確かつ精緻な記述がなされていました。人類
がミクロの生命の存在に到達し、微生物学の基礎を築いた記念すべき快挙です。
この偉業を称えて、欧州微生物学会連合（Federation of European Microbiological Societies: FEMS）は2017 年以来、9 月 17 日を「国際微生物の日」と定め、微生物学の各分野で活躍する第一線の研究者の参加を得て、微生物学の普及活動、研究室公開、実験展示、微生物製品の試食販売、中高大学の学生や教師のためのワークショップなど様々な記念行事を毎年開催しています。その目的は、微生物に対する情熱と知識を共有する出会いの場を世界中の微生物愛好家に提供することです。過去のイベントの記録は International Microorganisms Day のウエッブサイトにてご確認ください [1]。
我が国の「国際微生物の日」への参画は未だ日が浅く、2021 年には日本の伝統的アルコール飲料についてのオンライン講演を [2]、また 2022 年には日本ゲノム微生物学会の企画として日本食と麹菌ゲノム研究に関するオンライン講演を「ぐるなび」とのタイアップにより放映しました [3]。COVID19
感染症拡大の影響によるイベント開催の規制や自粛が解除される今年、2023 年 9 月 17 日には是非とも対面行事を開催して、「国際微生物の日」を祝いたいと思います。行事の詳細については、今後ご案
内申し上げます。皆様のご協力、そしてご参加をお待ちしています。
欧州微生物学会連合 Federation of European Microbiological Societies (FEMS）は 9 月 17 日を国際微生物デイと定めており、毎年各国でイベントを準備しています。今年日本では中高生を対象としたワークショップ「身近な微生物を見てみよう」を開催します。本ワークショップは筑波大学で開催し、微生物学者によるレクチャーと顕微鏡を使った微生物観察を行います。興味がありそうな方々に、ご紹介していただけますと幸いです。
1. https://www.internationalmicroorganismday.org/
2. https://www.youtube.com/watch?v=YC109Jp0M9g&list=PLaBp7JEYEInwdFW5ynQlQvgDxGWKiVLOR&index=32
3. https://www.youtube.com/watch?v=hEyz0_LHoII

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2023 年 7 月 10 日

第 17 回日本ゲノム微生物学会年会開催報告
田畑哲之
かずさ DNA 研究所
日本ゲノム微生物学会第 17 回年会は、
かずさアカデミアホーに戻って今後の研究の新たな方向性の模索など、緑に囲まれた

ル（千葉県木更津市）を会場として、2023 年 3 月 8 日（水）穏やかな環境の中で、参加者それぞれの「原点」を楽しまれた〜 10 日（金）の 3 日間開催されました。2019 年以来の現地ことと思います。

開催で、シンポジウム４題、口頭発表 37 題、ショートトーク
付きポスター発表 70 題に加えて、研究奨励賞と若手賞の受賞

年会の開催にあたっては、黒川顕会長をはじめ、組織委員で講演が行われ、その多くがオンラインで同時配信されました。

ある有田正規先生、市川夏子先生、大島拓先生、高橋弘喜先生、

現地参加者は学生 56 名を含む 192 名、オンライン参加者は

谷澤靖洋先生、中村保一先生、東光一先生、平川英樹先生、藤90 名でした。

澤貴智先生、森宙史先生、渡辺智先生に準備作業に全面的にご協力いただき、また、佐藤勉先生にはニュースレターで情報を

会期中は天候にも恵まれ、東京駅からの高速バス、木更津駅

ご提供いただきました。心より御礼申し上げます。

からのチャーターバスや路線バス、自家用車などさまざまな交通手段で会場に集合した参加者の皆さんは、まずポスター会場

二日目の総会の最後に、来年（2024 年）の年会も今年に引や講演会場で久しぶりの再会に談笑のひと時を楽しみました。

き続いてかずさアカデミアホールで開催されることが承認され対面での口頭発表や質疑応答、熱気あふれるポスターセッショました。来年再びここかずさの地で皆さんにお会いできること

ンなど、現地開催ならではの年会の雰囲気を久しぶりに感じるを楽しみにしております。

ことができました。セッション終了後は、懇親会こそ行われなかったものの、バスで木更津駅付近に移動した後、小規模な親睦会が多数開催されたようでした。コロナ禍からの復活と学会
年会の醍醐味を満喫した３日間でした。
今回の年会は「原点に戻って」をメインテーマとして開催されました。日本ゲノム微生物学会の原点であるかずさアカデミ
アホールでの懐かしい顔ぶれとの再会、コロナ禍前の「原点」

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News Letter of the Society of Genome Microbiology, Japan (No. 27)

2023 年 7 月 10 日

BigDye シーケンス反応前の精製処理は必要か？
大坪嘉行

東北大学大学院生命科学研究科
PCR 産物を鋳型にした DNA の塩基配列決定は、遺そもそも PCR 後に DNA を精製するのは PCR に使わ

伝子クローニングの際のコロニー PCR や、単離菌株のれなかった (1)primer と (2)dNTP の除去が必要と考えら

種同定など様々な用途で用いられています。通常、PCR

れているからです。

後にカラム精製やエタノール沈殿による DNA の精製

primer が残存していると、シーケンス反応に用いるを行ってからシーケンス反応に用いていると思います。 primer と残存 primer の両方が伸長に用いられることと今回は、PCR 産物を鋳型にして BigDye Terminator v3.1

なり、綺麗な波形データが得られない原因となると考Cycle Sequencing Kit を使用して配列を決定する際に、鋳えられます。primer について考えてみます。通常 100 µl型の精製が必ずしも必要がないことを紹介したいと思いの反応系で 10 pmol から 25 pmol 程度の primer を使用します。

ていると思います (0.1 ~ 0.25 pmol/µl)。もし仮に PCR で
primer が全く使用されていなかったとしても、50 倍に薄

最 近 の キ ッ ト の 性 能 の 向 上 の お か げ で し ょ う か、 めると 0.002 ~ 0.005pmol / µl となり、BigDye 反応に用い
BigDye シーケンス反応に必要な DNA の鋳型量はかなりる primer 濃度 (0.166 pmol / µl) をかなり下回る濃度にな少なくなっていると思います。図 1 に、筆者が用いていります (1/30 〜 1/80)。dNTP についてですが、dNTP が持る反応組成を示しました。ここで DNA 溶液は 1 µl を使

ち込まれると蛍光ラベルされた ddNTP と dNTP の濃度用していますが、例えば 1,000 bp の DNA であればおお比が乱されることが考えられますが、十分希釈すれば濃よそ 0.5 ng 程度を使用しても、シグナルが飽和するほど度比に大きな影響を与えることはないと思われます。

の強いシグナルが得られます ( 注 )。さてこれまた PCR

図 2 に、PCR 産物を水で 20 倍に希釈して BigDye の

kit の性能向上のおかげと思いますが、PCR 後にアガロー

鋳型として得られた配列を示しました。割と綺麗に配列

スゲル電気泳動をして確認すると、PCR 反応後の溶液 1が読み取れているのがわかると思います。

µl あたり 10 ng 以上の PCR 産物が得られていることはよ

精製ステップが省略できるならコストと時間の節約にくあることと思います。つまり、BigDye 反応に必要ななります。この「手抜き法」をうまく使うには、PCR のDNA 量は、実際に PCR で得られている DNA 量よりは際の primer 濃度を低めすること、十分量の増幅産物が得るかに少ないということです。

られているか確認し、十分に希釈すること、が重要と考

ここで、果たして精製処理は必要か？という疑問がえられます。BigDye 反応の時の primer 濃度を増すのも湧いてきます。DNA を手間をかけて精製する代わりに、 有効かもしれません。お試しください。
水で 20 から 50 倍程度に薄めて使用すれば十分配列が読めるのではないでしょうか？

図１. 反応溶液組成

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2023 年 7 月 10 日

図 2. コ ロ ニ ー PCR に よ っ て 16S rRNA 遺 伝 子 の 一 部 を 増 幅 し、 水 で 20 倍 に 希 釈 し て BigDye 反 応 に 用 い た。 反 応 後、X-Terminator kit による処理後、3130xl シーケンサーにより解析した。なおシグナルが強くなり過ぎたため、1/10TE buffer にて 5倍に希釈して解析した結果を示した。

注 ) シーケンスがきれいに読めない時は、鋳型 DNA 溶液の純度の低さが原因と思って良いと思います。特に、カラム精製の時に、wash buffer が十分に除けていないことが原因で、シーケンス反応が進んでいないことがほとん
どだと思います。ただし風乾を 30 分以上するなどしてしっかり乾かすと、今度は逆に、シグナルが振り切れて読めないというトラブルが発生し始めます。この時超純水で希釈してもシグナルが思ったようには弱まらない理由については 25 号で紹介した通りです。カラム精製する場合は、ミニカラムを利用するなどすると wash buffer の影響が少なくなります (19 号 )。

おまけ
primer が、PCR 中に DNA polymerase による伸長反応にどれくらい利用されるか考えてみます。ここでは簡単のため、dNTPと primer は無駄なく二本鎖 DNA になるとします。dNTP の濃度は終濃度で各 0.25 mM とし、ACGT の割合がそれぞれ 25%である 1,000 bp の DNA が増幅されるとすると、dNTP を全て使い切るのに必要な primer 濃度は、0.5 pmol/µl と計算されます。
50 pmol の primer を 100 µl の反応系で使用し (=0.5 pmol/µl)、上述のような DNA を増幅した時に、primer と dNTP が同時に枯渇することになり、この時 330 ng/µl の DNA 溶液が得られることになります。primer 濃度がこれより低いか、あるいは、増幅 DNA のサイズがこれより短いと、dNTP よりも先に primer が枯渇することになります。机上の見積もり算に過ぎませんが ...

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News Letter of the Society of Genome Microbiology, Japan (No. 27)

2023 年 7 月 10 日

今回は身近な花々も収録してみました。コブシやヤブツバキなどは皆さんよくご存知の花ですが、よく見るとなかなか捨て難い美しさをもっています。コウヤミズキやザゼンソウは春早く他に先駆て花が咲くことで知られています。さらに今年の２月には、以前から気になっていた伊吹山の北にあるセツブンソウの自生地に行ってきました。セツブンソウは節分の頃に咲く花で、葉が独特な白みがかった緑色をしています。
（磯野克己）

セ ツ ブ ン ソ ウ（ キ ン ポ ウ ゲ 科 ）： Eranthis pinnatifida
Maxim., 2023.2.17 米原市（滋賀県）

ミ ヤ マ キ ケ マ ン（ ケ シ 科 ）： Carydalis pallida Pers.,
2022.4.28 神戸市

コ ブ シ（ モ ク レ ン 科 ）： Magnolia kobus DC. var.
kobus, 2023.3.27 京都市

ヤ ブ ツ バ キ（ ツ バ キ 科 ）： Camellia japonica L.,
2023.3.23 京都市

ザゼンソウ（サトイモ科）： Symplocarpus foetidus Salisub.,コウヤミズキ（マンサク科）： Corylopsis gotoana Makino,2023.2.26 高島市（滋賀県）

2023.3.27 京都市

21News Letter of the Society of Genome Microbiology, Japan (No. 27)

2023 年 7 月 10 日

望ましい、と言われますが、望ましくない研究とはどのようなものでしょうか？
ふと思いついたような考えですので異論はあるかと思いま
すが、実験方法あるいはコンセプトに駆動された研究 (Method【掲載費】

or Concept-driven な研究 =MC 型研究 ) を考えることができ

・本ニュースレター誌への掲載費は無料です。

るかもしれません。MC 型研究は、何をどうやって解析した【投稿方法】

ら良いか分からないような研究、計画がたてにくいような研・会員の方は、編集委員宛に電子メールにて投稿をお願いい究ではなく、すでに確立された実験方法、あるいは、流行のたします。

コンセプトに駆動される研究です。問題となるのは、このよ【原稿依頼】]

うな研究が安易に論文を生産するための手段として使われう

・編集委員は、会員に対して原稿の投稿を依頼することがあ

る点です。

ります。

MC 型研究が安易な論文生産の手段となり、本当の「好奇【原稿の扱い】心に基づく研究」が評価されにくくなる場合、日本の実質的・原稿は、ゲノム微生物学研究分野で十分な研究歴を有するな研究力にとっては良くないことでしょうから、(MC 型でな

編集委員によって、掲載可否が判断されます。

い )「好奇心に基づく研究」により光が当たり評価されるよう・掲載可否の判断において、著者にコメントあるいは質問がになると良いのではないかと思います。

なされることがあります。

さて、話は変わって男女共同参画についてです。職場の交・原稿は、編集委員によって字句修正が施された後、著者に流会、歓送迎会などのイベントが 17 時以降であったりする

よる確認が行われます。

ことは多いと思います。イベントがこの時間からであると、【原稿の形式など】

子育て中の人、家庭がある人は参加しにくいという状況が生・原稿は、レイアウト調整しないで形式で投稿してください。

まれます。こういったイベントの場で、いろいろな事の方向

・原稿の分量については、過去の記事を参考にしてください。

性が決まって行くことがあると思いますが、このような状況【実験レシピ紹介コーナー】

では、イベントに参加しにくい層の意見は、より取り入れら会員の皆様からの寄稿を受け付けています。特に新規性などれないことになってしまいます。男女共同参画の観点からは、は問いませんので、便利な技術やノウハウなどをお願いしま

イベントは通常の勤務時間内に実施するのが望ましいと言えす。

ると思います。男女共同参画の取り組みとして取り入れることをご一考してはいかがでしょうか。
もっと早い時間からビールが飲みたいとかそういうことを言っているわけでは断じてありません ( 大坪 )。

27 号をお届けいたします。第 27 回ゲノム微生物学会年会がオンサイトで実施され、非常に有意義でした。開催に関わったみなさま、ありがとうございました。
日本の研究力低下が盛んに言われるようになってきていますが、マクロな視点から言えば、各種の科学技術政策の「ひ２０２３年度日本ゲノム微生物学会役員

ずみ」が我々の研究現場にいろいろな形で悪影響を与えてお会長：黒川 顕り、その悪影響による結果の総和が、日本全体の研究力低下

庶務幹事・会計幹事：大島 拓、渡辺 智
集会幹事：河野 暢明、森 宙史

であると言えるかと思います。そのように捉えた時、そういった「個々の研究現場への悪影響」を緩和するような機能、
いわば「制度政策の毒抜き機能」を学会が持ちうるのではな

広報幹事：矢原 耕史、大島 拓
ニュースレター幹事：

佐藤 勉、相馬 亜希子、大坪 嘉行、佐々木 裕子、広瀬 侑

いか？と思いました。例えば、論文成果の数に偏って評価さ

男女共同参画幹事：相馬 亜希子

れる勢いが強く、研究成果の質に踏み込んだ評価が十分にな

評議員 ( 会長推薦を含む ): 朝井 計、跡見 晴幸、飯田 哲也、されていない背景の元、我々アカデミア構成員は、「数を稼岩崎 渉、大西 康夫、永田 裕二、仁木 宏典、布浦 拓郎、

ぐための研究」に駆り立てられかねない状況にあります。そ野尻 秀昭、林 哲也、本郷 裕一、南澤 究、市川 夏子、のような状況において、質の高い研究をしっかり評価するこ

大林 龍胆、神沼 英里、島田 友裕とが学会が持つべき解毒機能として重要であり、ニュースレ

会計監査：阿部 貴志、伊藤 武彦

ターとしては、やはり「良い」研究を取り上げることが重要会員の動向だと感じている次第です。

一般会員 334 名、学生会員 142 名、名誉会員 3 名

よく「好奇心に基づく研究 (curiosity-driven な研究 )」が賛助会員 9 名、機関会員 1 名（計 489 名）

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