Journal of Japanese Society for Extremophiles (2011) Vol.10 (1)ISSN 1348-5474

Sep. 2011
第10巻 第1号

Journal of Japanese Society for Extremophiles

巻頭言 ………………………………………………………

１

研究最前線 …………………………………………………

2

研究奨励賞受賞研究 ………………………………………

4

MINI REVIEW ………………………………………………… 23
ORIGINAL PAPER …………………………………………… 31
学会記事 ……………………………………………………

34

学会誌投稿規定・執筆要領 ………………………………… 36
会則・細則 …………………………………………………… 38
運営体制 ……………………………………………………

40

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2011) Vol.10 (1)巻頭言

微生物を創る時代に生きる
意識しなければならない時を迎えていると言える。
であればこそ、放射線核種の濃縮・除去、新たなエネルギー創出といった分野は、微生物学の成り立ちを考えれば本道とも言える研究課題である。そして
それはまさしく極限生物学会の会員の皆さんが進めるべき研究内容の一つである。
人間の歴史は常に人災、天災、戦争とともにある。
それらは常に起こり得るものであり、起きたことは必ず刻印される一方、やがては歴史の中に埋もれてゆく。ただ、今回の震災の爪痕は容易に消え去るものではない。復旧を目指したあらゆる活動が行われている一方で、原発事故も含め、にわかに収束しえない多くの課題を抱えている。こうした中、人々は復旧とともにある種の慰めを求めつつある。癒しがたい傷をいくばくかでも和らげることのできる何かを、である。不幸なことに今、科学は、原発事故の責任を取ることを求められてこそすれ、人々に癒しや勇気を与えるものにはなっていない。このことは私たちの職業観（感?）に暗い影を落としている。
私は震災以降、静かな音を聞くことをささやかな慰めとしている。例えばグスタフ・マーラーの多くの交響曲の中でも有名な第５番のアダージェット….
昔から聞き慣れたこの曲が持つ美しさが、震災後の心に響く。100 年以上前に作られたわずか 100 小節
あまりのこの音には勇気とか希望を与える何ものをも含んでいない。どん底の絶望感もない。あるのはひたすら抑制された静寂と憂鬱と憧憬である。弦楽合奏とハープが転調を繰り返し、ため息のような息づかいが繰り返される。このような慰めに満ちた音
楽はなかなか無い。そんな音楽とは別に昨年、偶然、「八日目の蝉」を映画館で見た。角田光代の代表作であるが、小説よりもこの映画に衝撃を受けた。物語の設定は極めて非日常的なものであるが、喪失した自分の過去をフラッシュバックの中で辿り、最後に自分が求めていたものを静かに見つけ、わずかな救いの光が射し込む物語である。挿入される小豆島の棚田や祭りの風景が日本の原風景のように登場する。最後の 10 分はまさに静謐の中で人を泣かせる結末である。非現実の世界で泣くのも大切な癒しかもしれない。私たち研究者にもなすべき事への前向きな気持ちとそのためのエネルギーを補給する何かが必要かもしれない。
極限環境生物を愛する人こそ、日本の再起を支える柱になっていただけると期待し、是非ともご一緒に新種と新人材の発見と育成にご協力願いたい。

産業技術総合研究所・北海道大学大学院
鎌形 洋一

震災、研究、そして….
大震災から瞬く間に 6 ヶ月以上が経過した。幸いけがもなくすんだものの、私達の職場も大きな被害があった。研究をとりまく情勢は大きく変わった。
研究というのは、平和な時にこそ自由と喜びを享受できるものであり、今回の震災を通して、この職業の有り難さと脆さをあらためて実感した。日本は大きく変わってしまった。今私たちは何をなすべきか？何が起きようとも、研究の筋道を変えることな
く、より良いものを目指してゆくことに変わりはない。それゆえに私たちの存在が認められているとも言える。
一方で私たちはこれまで以上に社会の要請に応えるべき研究を行わなければならない状況にある。これは、これまでの基礎研究とは対局にあるものかもしれない。しかし、振り返ってみれば微生物学という学問は、人間や動物の感染症の原因解明とその治療法を目的とした実学的研究だった。少なくとも 19
世紀後半から今日まで脈々と続く近代微生物学はそういう出自をもった学問である。私たちは微生物学の本来持っているこうした実学的系譜をあらためて1

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2011) Vol.10 (1)研究最前線

九州大学大学院農学研究院・極限環境微生物ゲノム機能開発学講座

河原林裕

応用微生物に関する研究」や「微生物の分類、生態、進化に関する研究」等に対する助成を行われています。それら研究助成の一環として、5 年間の「寄付講座助成」が有り、大学等に寄付講座を設置することにも助成が行なわれております。研究課題としての制約は、「微生物学全般」で、言ってみれば微生物に関してどのような研究でも対象となるということです。この様な貴重な助成を民間から行ってもらえ
る事は、我々微生物を対象にしている研究者にとっては大変ありがたいものです。この寄付講座は、すでに京都大学、北海道大学に開設されており、本制
度 3 番目の寄付講座が九州大学大学院農学研究院に「極限環境微生物ゲノム機能開発学講座」として、2010 年 10 月に開設されました。
実験室の整備や実験機器の搬入・据え付け等がほぼ終了し、本格的な研究が本 2011 年 4 月からスター
トいたしました。当「極限環境微生物ゲノム機能開発学講座」の目標は、極限環境微生物のゲノム情報を基に新規活性や未知機能を見出していくことです。

昨今、研究費については、個人の努力で競争的研
究資金から獲得するようにという風潮が強くなってきています。そこで個々の研究者は、競って競争的研究資金に応募します。ところが、様々な全ての研究分野が公平に資金的サポートを受けていない場合も多々見受けられると思います。最近の例では、iPS細胞と呼ばれる多分化能を持つ幹細胞に関する研究がどの省庁の研究予算にも組み込まれていた事が挙げられると思います。確かにこの iPS 細胞は、今まで不治の病であった疾病を治療できる可能性を秘めております。しかし、その様な研究費の集中によって、研究のすそ野が限定されているような気もします。特に最近は、微生物を対象とした研究費は、非常に限られてきているのではないでしょうか。
その様な状況の中で、微生物の研究をサポートする貴重な研究助成を行っている民間団体も存在しております。公益財団法人発酵研究所は、微生物に関する幾つもの研究助成を実施されています。一般研
究助成・大型研究助成・若手研究助成として、「発酵、
2

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2011) Vol.10 (1)

元々筆者は、15 年前に超好熱アーキアのゲノム情報の構築に取り組み、超好熱アーキア 3 種、Pyrococcus
horikoshii、Aeropyrum pernix、Sulfolobus tokodaii のゲ
ノム全塩基配列を構築し、ゲノム・遺伝子情報と共に公開してきました。しかしながら、この全ゲノム情報中に推定される遺伝子のうち 20～30%程度は、機能を推定できない機能未知遺伝子でした。これらの遺伝子の配列と相同な遺伝子がデータベース中に存在しない事から、機能に関する情報を既存の情報から得る事が出来なかったものです。KEGG という代謝経路データベースが京都大学により構築されておりますが、超好熱アーキアの代謝経路ではモデル生物で見出されている代謝経路を構成する各酵素の大部分が、ゲノム情報からは見出されないという例が数多く見受けられます。しかし、無駄な遺伝子を生物が保持しているとは考えにくいので、現在機能未知といわれる遺伝子には、これまで見出されてこなかった非常に有用な機能が有ると考えることも出来ると思います。では、これらの手掛かりのない遺伝子の機能にどのようにアプローチしていくのが良いのでしょうか。例えば、変異体を相補する事から遺伝子産物の機能に近づくことも出来ると思います。
また、蛋白質の構造から機能にアプローチしていく事も出来ると思います。これからどの様なアプロー
チを取るか、現在はまだまだ手さぐり状態ですが、ゲノム情報や環境中の機能未知遺伝子の機能解明に貢献できればと考えております。
では、どの様な機能の解明について取り組むのが良いのでしょうか？全ての代謝系が生命にとって重要だと言えると思いますが、その中でも特に超好熱
アーキアのゲノム情報を基にして解析を進める事が有利な代謝系は何でしょうか。現在、筆者らは「糖」代謝に関与する酵素・遺伝子を対象に研究を進めていこうとしております。Sulfolobus がグルコースをリ
ン酸化せずに分解する代謝経路を有している事は有名ですが、これらをはじめ超好熱アーキアでは糖代謝経路が他の生物と異なっている例も幾つか知られてきています。
筆者らは、Sulfolobus tokodaii が有するアーキア特有の遺伝子の一つである ST0452 遺伝子について、
その遺伝子産物の活性や機能解析に取り組んできま3した。本 ST0452 酵素は、糖 1 リン酸とヌクレオチ
ド 3 リン酸から糖ヌクレオチドを合成する能力とア
ミノ糖 1 リン酸をアセチル化してアセチルアミノ糖
1 リン酸を合成する活性とを有している事が明らかとなりました。特にグルコサミン 1 リン酸をアセチル化する事で合成されるアセチルグルコサミン 1 リ
ン酸は、同じ ST0452 酵素によって UTP と結合されて UDP-アセチルグルコサミンとなる事が明らかとなりました。この代謝経路は、フルクトース 6 リン
酸から UDP-アセチルグルコサミンを合成するバクテリア型代謝経路の最後の 2 段階の反応を行っている事から、超好熱アーキアではバクテリア型の UDPアセチルグルコサミン合成経路が用いられていることが明らかとなりました。これは、個々の遺伝子産物の活性・機能解析を行うことで、ゲノム情報からだけでは不明であった代謝経路を明らかに出来ることを示したものです。
さらに本 ST0452 酵素の基質特異性を解析していく中で、本酵素がガラクトサミン 1 リン酸をアセチル化しアセチルガラクトサミン 1 リン酸を合成する事が出来、さらにアセチルガラクトサミン 1 リン酸と UTP を結合して UDP-アセチルガラクトサミンを合成できる活性も有る事が明らかとなりました。このガラクトサミン 1 リン酸をアセチル化する活性は、
これまでどの生物からも見出されていなかった活性で、これまで EC 番号も付与されていなかった反応です。この結果は、超好熱アーキアが、UDP-アセチ
ルガラクトサミンを合成できる新規代謝経路を有している事を強く示唆しております。
これらの結果は、個々の遺伝子産物の活性・機能解明によって、予想もされなかった新たな発見が有ることを示していると思われます。超好熱アーキアのゲノム情報中の未知遺伝子は、もしかしたら宝の山かもしれません。大きな宝を見つけるために、写真に有る様な 4 名で取り組んでまいります。今後は同じ九州大学大学院農学研究院の大島敏久教授・石野良純教授の研究室等とも協力しながら研究を進めていきたいと考えております。金印で有名な「志賀島」もすぐ近くですので、福岡の方にお越しの際には是非お立ち寄り下さい。

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2011) Vol.10 (1)Journal of Japanese Society for Extremophiles (2011) Vol.10, 4-9

極限環境微生物学会
研究奨励賞受賞研究

Kanai T.

Gene regulation mechanism relating to environmental adaptation of
hyperthermophilic microorganisms

Department of Synthetic Chemistry and Biological Chemistry, Graduate School of Engineering, Kyoto University,
Katsura, Nishikyo-ku, Kyoto 615-8510, Japan
Corresponding author: Tamotsu Kanai, kanai@sbchem.kyoto-u.ac.jp

Received: June 28, 2011 / Accepted: June 28, 2011

超好熱菌の環境適応に関わる遺伝子制御機構の解析
京都大学 大学院工学研究科 合成・生物化学専攻 金井保

kodakarensis は全ゲノム解析が完了 3)し、さらには実用的な遺伝子組換システムが利用可能であることから 4, 5)、超好熱菌を対象に分子生物学を推進することができる数少ない生物種の 1 つである。筆者はこれまでに本菌において、培地中の鉄イオン(Fe2+)
濃度依存的に Fe2+トランスポーター遺伝子の転写をコントロールする新規な転写制御因子(TK0107)を発見し 6)、さらには RNA polymerase の特定サブユニッ
トを介した新規な遺伝子転写制御系の存在を明らかにした 7)。本稿では、T. kodakarensis の糖代謝系を制御する転写制御因子 Tgr の同定 8)、Tgr regulon 中の機能未知遺伝子 TK1436 の機能解明 9)、および T.
kodakarensis の熱ショック応答に関与する転写制御
因子 Phr の in vivo 機能解析 10)に関する各研究について紹介する。

１）はじめに
環境中の微生物は、外的因子（温度、栄養物・塩濃度、圧力、ｐＨなど）の変動に常に晒されながらも、個々の変化に対応して細胞内システムを迅速に再構築し、生存を図る。このような微生物の環境変化に対する応答は、生物が多様な環境で生命を維持するために必要な基本的メカニズムの一つであり、その解明に向けた研究は、これまで大腸菌や酵母など主にモデル生物を中心に進められてきた。
超好熱菌は 16S ribosomal DNA 配列に基づく分子系
統学的解析などから、生命進化の源流に位置する生物群であると考えられている 1)。さらには、超好熱菌のゲノムサイズが free-living microbe としては比較
的小さなサイズ（~2M 程度）に留まることが判明し
2)、この事実も超好熱菌が原始生命体に近い単純な生物であることを示唆している。
このように進化的に古い生物であると考えられる超好熱菌においても、環境変化に対する積極的な応答が観察されることから、生物における環境適応の起源はその誕生付近にまでさかのぼる可能性が考えられる。従って、超好熱菌がもつ環境適応機構を解析し、他生物種の機構と比較することにより、生物における環境適応戦略の進化過程が明らかになることが期待される。筆者はこれまでに超好熱性アーキア
Thermococcus kodakarensis を用いて、本菌の環境適応に関わる遺伝子制御機構の解析を進めてきた。T.

２）糖代謝関連転写制御因子 Tgr の同定 8)
もし仮に細胞内で解糖系と糖新生系の flux が同時に向上すると、物質変換を伴わずエネルギーだけが消費される futile cycle が形成される。従って、いかなる生物においても解糖系と糖新生系の flux は厳密に制御されている必要がある。T. kodakarensis は、解糖および糖新生の両培養条件下で良好に生育すること
から、外部環境に応答した解糖系・糖新生系酵素群の活性制御機構の存在が予想される。そこでピルビン酸を含む糖新生培養条件とマルトデキストリンを含む解糖培養条件で生育させた T. kodakarensis 菌体
4

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2011) Vol.10 (1)を用いて全ゲノム DNA Microarray 解析を行った結果、これらの制御が主に転写レベルで引き起こされていることが判明した。本菌において、これらの転写制御に関わる候補遺伝子として、機能未知転写制
御因子をコードする TK1769 に注目した。その遺伝
子破壊株（KGR1 株）を作製し、増殖特性を検討した結果、糖新生条件で著しく増殖が悪化することが判明した。次に増殖特性に大きな変化が観察された
糖 新 生 条 件 で 培 養 し た KGR1 株 と 野 生 株 のtranscriptome を Microarray 解析により比較した。その結果、野生株と比べて KGR1 株で転写量が増加している遺伝子が多数認められ（図１）、その大半は解糖およびα多糖類の分解・取り込みに関連する遺伝子群であった。一方で、少数ながら KGR1 株で転写量が減少する遺伝子群も観察され、この中には興味
深 い こ と に 糖 新 生 の 鍵 酵 素 fructose 1,6bisphosphatase（TK2164）等、糖新生系遺伝子群が含まれていた。T. kodakarensis の解糖・α多糖分解・糖新生に関わる遺伝子の 5’-上流領域には
Thermococcales-Glycolytic-Motif（TGM）と命名された共通配列が存在する 11)。TGM は、解糖系・α多糖分解遺伝子群では基本転写配列 BRE/TATA box 配列の下流に位置するのに対し、糖新生系遺伝子群では BRE/TATA box 配列の上流に位置している。そこ
で TK1769 タンパク質が実際に TGM に結合する因子であると予想し、組換え TK1769 タンパク質とTGM を 含 む promoter DNA を 用 い て EMSA（Electrophoretic Mobility Shift Assay）を行った。その結果、両者が特異的に複合体を形成することを確認した。さらに本複合体の形成は maltotriose 存在下で特異的に解消されたことから、本物質が遺伝子発現の制御を引き起こす key metabolite である可能性が示された。以上の結果より、TK1769 が T. kodakarensis の糖代謝制御に関わる中心的な転写制御因子
で あ る こ と が 示 唆 さ れ 、 本 遺 伝 子 産 物 を Tgr（Thermococcales Glycolytic Regulator）と命名した。
これまでに明らかとなった事実に基づいて予想される、Tgr による T. kodakarensis の糖代謝関連遺伝子群の制御機構の全容を以下に示す（図２）。Tgr は糖新生条件下で解糖・α多糖分解遺伝子群の BRE/TATAbox 配 列 下 流 に 存 在 す る TGM と 結 合 し 、 RNA
polymerase の集合を阻害することにより、これらの遺伝子の転写を抑制する。一方、糖新生系遺伝子群
では、Tgr は BRE/TATA box 配列の上流に位置する
TGM と結合することで、基本転写因子の集合を促進
し、下流遺伝子の転写を活性化する。解糖条件下では、細胞内に取り込まれた maltotriose により Tgr のTGM への結合が阻害されることにより、解糖系・α多糖分解遺伝子群に対する Tgr の抑制作用が解除され、これらの遺伝子の転写が増加する。一方、同様の作用により糖新生系遺伝子群に対する Tgr の活性化作用も消失し、遺伝子の転写は減少する。このよ
うに、Tgr はそれ自身が生育環境中の糖濃度を検知するセンサー機能をもち、さらにはプロモーター領域への結合や解離を通じて解糖系遺伝子群と糖新生系遺伝子群の転写を同時にかつ逆方向に制御する、
多機能性転写制御因子であることが明らかとなった。
Tgr により制御される遺伝子群(Tgr regulon)の総遺伝
子数は 30 を超え、これまでにアーキアで見つかった
regulon としては最大級であった。この Tgr regulonの発見は、超好熱菌がいかに少ない遺伝子数で環境変化に応答して生命を維持するか、という疑問に対する一つの回答であると考えられる。

図１ T. kodakarensis KGR1 株（Δtgr 株）と KOD1 株（野生株）を用いたマイクロアレイ解析における各 ORF のシグナル強度散布図5Journal of Japanese Society for Extremophiles (2011) Vol.10 (1)

図２ T. kodakarensis の Tgr による遺伝子転写制御モデル
をβ-amylase により処理したところ、glucose とmaltose にまで完全分解されたことから、反応産物は
α-1,4、α-1,6 結合のみからなる glycogen 様物質であることが判明した。次に平均分子量 3.0×104 のamylose を 基 質 と し て 、 反 応 産 物 の 分 子 量 をMulti-Angle
Laser-Light-Scattering
photometer(MALLS) により分析した。その結果、基質の 100倍以上の平均分子量をもつ高分子が生成していることが判明した。以上の結果より、TK1436 タンパク質が新規な一次構造を有する BE であることが判明した。これにより T. kodakarensis 細胞内にはグリコーゲン様物質が存在するが、ゲノム配列上には BE遺伝子が存在しないという代謝上のパラドックスが解決した。興味深いことに、新型 BE ホモログは T.
kodakarensis と類縁のアーキア（Thermococcales 目）
のみならず、バクテリアにも広く分布していた。特に Thermus thermophilus, Bacillus halodurans,
Clostridium acetobutylicum などでは、この新型 BE 遺伝子の発見により、グリコーゲン合成に必要な全遺伝子がゲノム上に存在することが明らかとなった。
最近、TK1436 タンパク質の結晶構造解析が行われ、立体構造が明らかとなった 13)。その結果、本タンパ
ク質は他の GH57 family タンパク質と同様に、歪んだ(β/α)7-barrel 構造をとり、さらにその C 末には複３）GH57 family に属する新型 branching enzyme の同定 9)
Tgr regulon 中の TK1436 は Glycoside hydrolase, family
57 (GH57 family)に分類される機能未知タンパク質をコードしている。TK1436 は、GH57 family 内でこれまでに活性が知られていない新規な遺伝子サブフ
ァミリーに属することから、新たな酵素活性の存在が予想された。そこで組換え TK1436 タンパク質を調製し、様々な糖基質を用いて活性測定を行った。
その結果、amylose を基質とした場合に、微量ながらも反応溶液中のマルトオリゴ糖含量が上昇した。
Branching enzyme (BE) は、amylose を基質として、
そのα-1,4 結合を切断し、α-1,6 結合に付け替える
ことで、glycogen や amylopectin の分枝構造を作る酵素であり、反応副産物として少量のマルトオリゴ糖を生成する。従来、BE としては GH13 family に属す
る タ ン パ ク 質 の み が 知 ら れ て い た 。 し か し T.
kodakarensis が glycogen 様物質を合成するにもかかわらず 12)、ゲノム上に BE 遺伝子が見つからないことから、筆者らは TK1436 タンパク質が新規な BEである可能性について検討を進めた。TK1436 タン
パクと amylose との反応産物を、さらに isoamylaseで処理した結果、多量のマルトオリゴ糖の生成が確認された（図３）。また isoamylase 処理後の反応産物
6

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2011) Vol.10 (1)数のαヘリックスから成るドメインが結合していた。
このような立体構造は GH13 型 BE とは全く異なる

ものの、一部の重要残基において両者に構造的な類似性が観察された。

図３（Ａ）TK1436 反応産物の High-performance anion-exchange chromatography (HPAEC)解析（上段）基質として用いた amylose（平均分子量 30,000）。
（中段）Amylose と TK1436 タンパク質を添加して反応を行ったサンプル（下段）中段の反応サンプルをさらに isoamylase により処理したサンプル（Ｂ）BE による amylose の枝作りおよび isoamylase による枝切り反応の模式図
丸：グルコース、横線：α-1,4 グリコシド結合、縦線（赤）：α-1,6 グリコシド結合

４）転写制御因子 Phr が関与する熱ショック応答
regulon の解析 10)
熱ショック応答は生物界に普遍的に見られる生命現象であるが、細菌や真核生物と比較してアーキアの熱ショック応答機構の全容は明らかとなっていない。
そこで T. kodakarensis の転写制御因子 Phr の遺伝子
（ TK2291）破壊 株（ KHR1 株 ）を作製 し、そのtranscriptome 解析を行った。Phr は超好熱性アーキア
Pyrococcus furiosus において発見された熱ショック
応答性転写制御因子であり、in vitro による解析により、small heat shock protein や AAA+ ATPase などのシ
ャペロン遺伝子を転写レベルで制御することが予想されている 14)。KHR1 株の transcriptome 解析の結果、本破壊株では通常生育温度においても prefoldin、

7

AAA+ ATPase、small heat shock protein などの分子シャペロン遺伝子の転写量が上昇していることが明らかとなり（表１）、Phr が通常生育温度の細胞内において熱ショック応答を負に制御する転写抑制因子として機能することが示された。さらに Phr regulon 内には、上記の既知の分子シャペロン遺伝子以外に多くの機能未知遺伝子が含まれており、これらの遺伝子がコードする機能未知タンパク質が新規な分子シ
ャペロンである可能性が示唆された。一方で、顕著
な熱ショック応答を示す高温誘導型シャペロニン遺伝子(TK2303)の転写量が KHR1 株において顕著には上昇しなかったことから、本菌において Phr 非依存的な熱ショック応答機構が存在することも明らかとなった。

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2011) Vol.10 (1)５）最後に
超好熱菌は進化の源流に位置する単純な生命体であるにもかかわらず、様々な環境変化に適応する能力をもつ。超好熱菌のゲノムは小型であることから、
この様な仕組みの多くは、Tgr regulon のように非常に合理的に設計されていることが予想される。その一方で、一つの超好熱菌内に２種類（以上）の熱シ
ョック応答機構が存在するなど、一見すると多様な制御機構の存在も明らかとなり、その生物学的意義の解明も大変興味深い課題といえる。筆者は今後も超好熱菌の環境応答に関わる転写調節因子に注目し、その多彩な機能を遺伝子やタンパク質、細胞のレベ
ルで明らかにすることにより、超好熱菌がその長い歴史の中で培ってきた巧妙な生命戦略を明らかにし、その解明を通じて生命の進化の歴史の一端を明らかにしていきたいと考えている。
６）謝辞
本研究は京都大学大学院工学研究科合成・生物化学
専攻生物化学工学分野で行われたものです。今中忠行京都大学名誉教授（現立命館大学教授）および跡
見晴幸京都大学教授には、研究全般にわたり御指導を賜りましたことを、深く感謝申し上げます。また
本研究の遂行にあたり、当研究室にこれまで在籍し8た⁄在籍中の方々、共同研究先の方々など多くの皆様方に大変お世話になりました。この場をお借りして、その全ての方々に感謝申し上げます。
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Journal of Japanese Society for Extremophiles (2011) Vol.10 (1)Journal of Japanese Society for Extremophiles (2011) Vol.10, 10-12

極限環境微生物学会
研究奨励賞受賞研究

Kunieda T.

Genome, transcriptome and functional proteome analyses of an anhydrobiotic
extremotolerant tardigrade, Ramazzottius varieornatus.
Department of Biological Sciences, Graduate School of Science, The University of Tokyo, 7-3-1 Hongo Bunkyo-ku,
Tokyo 113-0033, Japan
Corresponding author: Takekazu Kunieda, kunieda@biol.s.u-tokyo.ac.jp

Phone & Fax: 03-5841-7582

Received: June 28, 2011 / Accepted: June 28, 2011

極限環境耐性動物クマムシの分子生物学的解析基盤の創成〜
ゲノム解読、トランスクリプトーム解析および機能プロテオミクス
東京大学 大学院理学系研究科

構を持つ可能性が示唆されている 7-8)。
ゲノム解読
クマムシの持つ耐性能力は動物の進化の過程でゲノムに変異が蓄積し獲得されたものと考えられる。
そこで、我々はクマムシの持つ耐性能力の分子基盤
および進化的起源の解明を目的として、乾眠能力を持つクマムシのゲノム配列の解読を行うことにした。
ヨコヅナクマムシは本邦札幌市から単離されたクマムシ種で、高い乾眠能力・極限環境耐性を持ちながら飼育が比較的容易であり 9) 、ゲノムサイズも約60Mb と緩歩動物門の中でも最小クラスであることからクマムシのゲノム解読に最も適した種と考えられた。野外から採取した個体群には様々な個体間配列変異が蓄積している可能性があったため、個体間の配列変異の影響を避けるために、ゲノム解読には単一個体から確立された純系統(YOKOZUNA-1 系
統)を使用した。ゲノム配列の解読にはホールゲノム
ショットガン法を用いた。同じ動物門の中に参照できるリファレンスゲノムが存在しなかったことから、解読技術としてはリード長の長いサンガー法を主に用いた。これまでに約 1,000Mb のショットガン解析(16x カバレッジ)を終え、アセンブル後の総塩基長は58.8Mb と、予想ゲノムサイズの 98%に相当する配列を決定し、ドラフトゲノムの解読をほぼ完了した 10)（図２）。

クマムシは、分類学的に緩歩動物門という独自の動物門を形成し、極限的な環境耐性をもつことで知られる微小動物である。陸生クマムシの多くは乾燥に曝されると脱水してほぼ完全に代謝を停止した乾眠と呼ばれる状態に移行する。乾眠状態では図１に示すような超高温・超低温・超高圧・真空・放射線などに耐性を示し 1-6)、これらのストレス曝露後も給水により速やかに生命活動を再開する。

図１

生物科学専攻 國枝 武和

ク マムシ の乾眠能力と 極限環境耐性

写真は本研究に使用し て いる ヨ コ ヅナク マムシ (Ram azzottius varieornatus)

こうした乾眠能力は 200 年以上前から知られていたにも関わらず、その分子メカニズムはほとんど不明のままである。乾眠能力を持つ他の動物、特に節足動物や線形動物では、乾燥にともなって大量に蓄積するトレハロースが乾燥耐性に寄与することが指摘されているが、クマムシではトレハロースの蓄積がほとんどないことや、乾眠移行に必要な時間が他の
乾眠動物よりも極端に短いことから、独自の耐性機
10Journal of Japanese Society for Extremophiles (2011) Vol.10 (1)ショ ッ ト ガン (ABI 3730xl )772,854 reads, 951 Mb
42,592 fosmids, 55 Mb
合計 ≈ 1,006 Mb(x16 カ バレ ッ ジ )アセン ブ リ (version 1)
4,191 contigs, 58.3 Mb
3,002 supercontigs, 58.8 Mb（ 国立遺伝学研究所）

予想ゲノ ムサイ ズ(60Mb )の 約 98% に相当
28 supercontigs が 95% を カ バー

図２

ホールゲノ ムシ ョ ッ ト ガン 法によ る ゲノ ム解読

トランスクリプトーム解析
クマムシ類には他に参照可能なゲノム情報が無く、遺伝子情報も限られていたことから、比較的近縁な動物門である節足動物に属するモデル動物ショウジ
ョウバエの遺伝子情報を基に計算機による遺伝子予測を行った。しかしながら、系統関係が遠いせいか
遺伝子予測の精度は必ずしも高いとはいえなかった。
そこで、ヨコヅナクマムシの遺伝子セットを実験的に決定するために、網羅的なトランスクリプトーム
解析を次に行った。まず、次世代シークエンサーによりゲノムサイズの 50 倍に相当する配列量(3Gb)を
乾眠前後の４状態の転写産物群それぞれについて決定し（計 12Gb）、ゲノム配列にマッピングすること
により、発現している遺伝子領域（エクソン領域およびスプライシングサイト）を決定した。さらに、遺伝子の転写開始点と転写終結点を明らかにする目
的で、完全長 cDNA ライブラリーを作成し、約４万クローンについて、両末端をサンガー法で決定した。
両端配列の間を次世代シークエンサーのデータで補完することにより、約 6,500 種の cDNA の配列を決定した（図３）。
完全長cDNA開始配列

完全長cDNA終止配列

ゲノ ム

m RNA-seq シ ョ ート リ ード

完全長cDNAの5 と 3 端を ゲノ ムにマッ プ

ついて再現性を確認したところ、４回試行した段階で再現性のあるスポットが２つ見出されたが、さらに４回の試行を追加したところ最大で６回の再現性が得られるスポットがベストであり、８回すべてで再現されたスポットは２次元電気泳動で解析した範囲では見出されなかった。そこで、次に発現変動ではなく、タンパク質の性状に着目して耐性に関わる候補を同定することにした。
LEA タンパク質は、植物の種子に大量に蓄積するタンパク質として同定され、一部の乾眠動物においても乾燥時に発現上昇することから乾燥耐性への寄与が指摘されている。LEA タンパク質は様々な機能モデルが提唱されているが、親水性が高く、高熱な
ど変性ストレス条件に曝しても凝集沈殿を起こさない性質を持つことから、他のタンパク質の凝集を抑制する分子シールドとして機能すると考えられている 11,12)。そこで、このような性質を持つタンパク質をヨコヅナクマムシから探索し質量分析を行った結果、大量に発現するタンパク質として５種を同定することができた。これらはいずれも他生物のタンパ
ク質との相同性が無い（もしくは極めて低い）クマ
ムシ固有のタンパク質であった。こうしたクマムシ
固有のタンパク質は、クマムシのゲノム配列データ
ベースなしには同定できなかったと考えられ、ゲノ
ムデータは有用な遺伝子情報基盤として機能したと考えている。同定したタンパク質群は大きく３つのファミリーを形成し、それぞれが異なる細胞内コン
パートメントに向けたシグナル配列を持つことを明らかにした。こうしたクマムシ固有の抗凝集性タンパク質が各々のコンパートメントの保護に関わっている可能性がある。いずれも新規なタンパク質であったが、クマムシのゲノム上には類似遺伝子（パラログ）が多数コードされていることを明らかにした。
これらのタンパク質は乾燥耐性などクマムシ固有の性質に関与する良い候補と考えている。

mRNA-seqのデータ を マッ プ
→計 6,555 個の転写産物の配列を 決定

図３

終わりに
本研究は、乾眠能力／極限環境耐性を持つ動物として初のゲノム解析であり、本邦由来のヨコヅナク
マムシを極限環境耐性動物のモデルとして利用する
ための遺伝子情報基盤を提供するものである。本研
究で解読したゲノムと網羅的なトランスクリプトー
ムの結果は、並行して解析が進んでいるプロテオー
ム解析やメタボローム解析など、各種オミクス解析の解釈を強力に支援する基盤になると考えられる。
特にゲノムは生命現象の基礎であり、他のオミクスで得られた情報をゲノムの上に統合していくことで、

ト ラ ン スク リ プ ト ーム解析

完全長cDNAク ロ ーン 約４ 万個について解読し た末端配列と 、 イ ルミ ナの高速シ ーク エン サーを 用いた網羅的な転写産物配列解析 (m RNA-seq) で 得ら れたシ ョ ート リ ード 配列群を ド ラ フ ト ゲノ ムにマッ プ する こ と で、 転写ユニッ ト およ びエク ソ ン 領域を 推定
し 、 転写産物の配列を 決定し た。

プロテオーム解析
乾燥耐性に関わる候補タンパク質を同定するために、まず乾燥時に発現量が変動するタンパク質を２次元電気泳動法によって繰り返し探索した。全体のタンパク質のスポットパターンは乾燥前後で大きな変化は見られず、乾燥によるタンパク質の変動は大きくないと考えられた。変動が見られたスポットに
11

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2011) Vol.10 (1)クマムシの耐性能力の分子基盤を多面的にとらえることができるようになるだけでなく、こうした基盤の進化的起源の解析にも結びつくことが期待される。
本研究で行った機能プロテオミクスにより、クマムシの主要な抗凝集性タンパク質は、他種で乾燥耐性への関与が指摘されている LEA とは異なるクマ
ムシ固有のタンパク質であり、かつクマムシのゲノ
ム上で多数のパラログを持つファミリーを形成していることが分かった。このことから、クマムシ特有の遺伝子ファミリーは耐性能力に関わる遺伝子として良い候補である可能性がある。今後はこうした遺伝子の機能解析が有望な手法と考えている。
謝辞
本研究は、基盤創成に向けて多くの方々のご協力のもとに遂行できた成果であり、この場を借りてあつく御礼申し上げます。本稿に記したゲノム解読およびトランスクリプトーム解析は、文部科学省特定領域研究「比較ゲノム」の支援のもとに遂行されました。ヨコヅナクマムシの飼育系を構築し純系統を確立された堀川大樹氏、ゲノム解読に足る質と量のDNA 試料を準備いただいた桑原宏和氏、サンガー法
および次世代機による配列解読を行っていただいた
国立遺伝学研究所の豊田敦准教授、新井理氏、大石加寿子氏、松崎（許山）肖子氏、会津智幸氏、ゲノ
ム配列の情報解析にご尽力頂いた東京大学医科学研究所の片山俊明助教、慶応義塾大学の荒川和晴講師、
長谷部百合子氏、木戸信博氏、完全長ライブラリーを構築いただいた東京大学新領域の鈴木穣准教授、阿部佳澄氏、特定領域として様々なご支援を頂いた
国立情報学研究所の藤山秋佐夫教授、国立遺伝学研究所の小原雄治教授に深く感謝いたします。
プロテオーム解析は科研費（21710223）の助成を受けて遂行しました。抗凝集性タンパク質の探索・解析を行った山口理美氏、質量分析にご助力いただ
いた東京大学医科学研究所の大海忍准教授、高村千鶴子氏にあつく御礼申し上げます。

References
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12

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12) Kikawada, T., Nakahara Y, Kanamori Y, Iwata K,
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Journal of Japanese Society for Extremophiles (2011) Vol.10 (1)

極限環境微生物学会
研究奨励賞受賞研究

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2011) Vol.10, 13-16

Doukyu N.

Novel cholesterol oxidases which were found in the studies of applications oforganic solvent-tolerant bacteria.
Department of Life Science, Toyo University, 1-1-1 Izumino, Itakura-machi, Gunma, 374-0193, Japan
Corresponding author: Noriyuki Doukyu, dokyu@toyo.jp

Phone: +81-276-82-9219, Fax: +81-276-82-9219

Received: June 28, 2011 / Accepted: June 28, 2011

有機溶媒耐性菌の応用研究から見出された新規なコレステロール酸化酵素に関する研究
東洋大学 生命科学部 道久則之

界面活性剤が使用されている。厚労省の「脂質異常症」の診断基準として用いられる日本動脈硬化学会の「動脈硬化性疾患予防ガイドライン」では、2007 年から LDLと HDL 含まれるコレステロールの値を別々に評価する点が重要視されており、今後は LDL-と HDL-コレステロールの効率的な分離測定技術の必要性が高まるものと予想される。このような技術開発には、様々な界面活性剤存在下で安定な COX が必要となる。この他にも、COX は、コレステロール以外のステロイド化合物の変換
反応やコレステロールに類似した構造のアルコールの光学分割に応用する研究が報告されており、医薬品原料の生産として注目されている。このような反応には、基質を溶解するため反応液に有機溶媒が添加されており、有機溶媒耐性の COX が望まれている。これらの用途以外にも、COX の殺虫活性を利用した害虫抵抗性綿花の育種など様々な応用が期待されている。
我々の研究室では、これまで報告された全ての COXの中で、最も高い熱安定性、界面活性耐性、有機溶媒耐性を示す COX（グラム陰性細菌 Chromobacterium
sp.DS-1 株由来）の探索に成功し、解析している 1)2)3)。

1. コレステロールオキシダーゼの臨床検査等における利用について厚生労働省の国民健康・栄養調査によると、血液中の中性脂肪やコレステロールの値が高い人は、潜在的患者も入れると、2,200 万人もいるといわれている。このような疾患は、「脂質異常症」と呼ばれる。アメリカや西欧を含めると「脂質異常症」の可能性がある人は約 3 億人に達する。コレステロール値が高いと動脈硬化の原因となり、心筋梗塞や脳卒中のリスクが高まることが知られている。微生物由来のコレステロールオキシダーゼ（以下、COX と略す）は、このような高コレステロール血症などの臨床検査のため、血中の総コレステロールの定量に広く使用されている。メタボリック症候群検診が2008 年 4 月から医療保険者全員にその実施が義務化されたことから、その検査項目の 1 つであるコレステロー
ル値の検査数も急激に増加している。
コレステロールオキシダーゼはコレステロールを酸化して過酸化水素を生じる。このため、ペルオキシダーゼによる過酸化水素発色法を組み合わせたコレステロー
ル量の酵素的測定法が臨床分析の分野で 1970 年代半
ばから広く普及した。酵素法は、従来の化学的測定法とは異なり、酵素の高い反応特異性により、非特異的反応を回避するために血液を前処理する必要はなく、精度よく測定できる。
近年、LDL（低比重リポタンパク質, いわゆる「悪玉」）と HDL（高比重リポタンパク質,「善玉」）に含まれるコレ
ステロールをそれぞれ別々に分離して測定する技術も開発されているが、この場合には酵素変性作用の強い

2. 有機溶媒耐性微生物由来の COX
有機溶媒耐性微生物の応用研究として、有機溶媒と培養液の二相系においてコレステロールを変換する細菌の探索を行った結果、有機溶媒に溶解したコレステロ
ー ル を 効 率 よ く 酸 化 修 飾 す る 細 菌 （ Burkholderia
cepacia ST-200 株）を単離した。ST-200 株のコレステロール酸化に関与する酵素について調べた結果、本酵
13

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2011) Vol.10 (1)素は菌体外 COX であることが分かった。この当時、酵素の性質や遺伝子配列、立体構造などが報告されている COX は、Streptomyces 属や Brevibacterium 属などの放線菌由来の COX であり、Burkholderia cepacia のようなグラム陰性細菌の COX については、報告がなかった。
ST-200 株由来の COX は、それまで知られていた COXに比べて、非常に高い界面活性剤耐性や有機溶媒耐性を示した。また、一般によく知られている COX による
コレステロール酸化反応では、コレスト-4-エン-3-オン(CEO)が生成するのに対し、本酵素によるコレステロー
ル酸化反応では 6β-ヒドロペルオキシコレスト-４-エン-3オン（HCEO）が生成することから、これまで知られていた COX とは反応様式の異なる新しいタイプの COX であることが分かった（図 1）4)。さらに、本酵素をコードする遺伝子をクローニングし、塩基配列を決定した後、アミノ酸配列に対する相同性を調べた結果、（この当時は）既知のコレステロールオキシダーゼとは顕著な相同性は無く、本酵素は新規なコレステロールオキシダーゼであることが分かった 5)。本酵素は、現在、株式会社 キッコーマ
ンより市販されている。

図 1 COX のコレステロール酸化物

3. 新規な COX の探索
HCEO を生成するタイプの COX については、これまで報告例が少なかった。そこで、以下のような方法でHCEO 生成型 COX 生産菌を探索した。界面活性剤を添加することによりコレステロールを溶解した寒天プレ
ートに、HCEO 生成型 COX を滴下すると、白濁したスポ
ットを生じる（図 2）。一方、CEO を生成するタイプの
COX ではこのようなスポットは生成しない。HCEO 生成
型 COX 生産菌は、コレステロールを溶解した寒天培地
上でコロニーの周りに白濁したハローを形成すると考え、
この寒天培地を用いて HCEO 生成型 COX 生産菌を探索することにした。界面活性剤を用いてコレステロールを溶解した寒天培地に土壌試料を塗布して探索したところ、白濁したハローを形成する細菌を分離することが14できた（図 2）1)。分離された 3 株のうち、2 株は 16SrDNA
部分配列の解析から、以前筆者らが報告していた
HCEO 生成 COX 生産菌と同じ B. cepacia であることが示唆された。また残りの 1 株（DS-1 株）は、同定試験の
結 果 、 Chromobacterium 属 細 菌 で あ っ た 。
Chromobacterium 属細菌の COX はこれまで報告されておらず、新規な発見であった（図 3）。これまで多くの
COX はコレステロール資化菌から分離されていたが、上記のような新しい探索方法により、新規な COX 生産菌の分離に成功した。

図 2 COX による白濁したスポットの生成(A) CEO 生成型 COX（Streptomyces sp. 由来 ） と HCEO 生 成 型 COX （ Burkholderia
cepacia ST-200 由来）をコレステロールを溶解した寒天培地に滴下した結果 (B) コレステロールを溶解した寒天培地上に形成された DS-1
株のコロニーと白濁したハロー

図 3 DS-1 株の SEM 画像

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2011) Vol.10 (1)の Martin Sagermann 教授との共同研究）(図 5) 6)。既に、
本 酵 素 と 約 45 ％ の 相 同 性 を 示 す Brevibacterium
steloricum 由来の COX の立体構造が報告されていたため、この構造と DS-1 株由来の COX の構造を比較したところ、全体的な構造は非常によく似ていた。アミノ酸の組成を比較したところ、DS-1 株由来の COX ではアラニンやロイシンがタンパク分子表面に比較的高頻度で認められた。これらのアミノ酸組成の違いが、DS-1 株由来の COX の高度な安定性に関与している可能性が示唆された。

4. DS-1 株由来の COX の性質
DS-1 株から COX を精製して解析したところ、本酵素は非常に高い熱安定性を示すことが分かった 1)2) 。
様々な温度で 30 分間保温した後の残存活性を調べる
ことにより、本酵素と他の市販の COX の熱安定性を比較した（図 4）。Pseudomonas fluorescens、Burkholderia
cepacia 、 Nocardia erythropolis 、 Nocardia sp. 、
Cellulomonas sp.、Streptomyces sp.由来の COX は、60℃から 80℃で失活した。これに対して、DS-1 株由来の酵素は 80℃でも 90％以上の残存活性を示した。筆者
らが調べた限りでは、DS-1 株由来の COX は、これまで報告された COX の中で最も高い耐熱性を示す。また、
COX の基質となるコレステロールは非水溶性であるため、反応液に溶解するために、界面活性剤や有機溶媒が用いられる。既知の COX の中には、界面活性剤や有機溶媒存在下で失活する酵素もあり、界面活性剤や有機溶媒に耐性の COX が望まれる。DS-1 株由来の COXの界面活性剤や有機溶媒存在下における安定性を調べた結果、以前に有機溶媒耐性 COX として筆者らが報告した B. cepacia ST-200 株由来の COX やその他の市販の酵素に比べて非常に高い有機溶媒耐性や界面活性剤耐性を示すことが分かった 2)。

図 5 DS-1 株由来の COX の立体構造
謝辞
東京工業大学での学生および助手の時代に、ST-200
株の COX 研究を行うにあたり、ご指導を賜りました元東京工業大学教授の故 青野力三先生に感謝いたします。
また、当時、ご指導とご高配を賜わりました掘越弘毅先生に感謝いたします。さらに、当時の東京工業大学の遺伝子工学講座の皆様方に感謝いたします。DS-1 株の研究については、研究を実施してくれた東洋大学の学生および UCSB の M. Sagermann 先生に感謝いたします。
引用文献
1) Doukyu, N., Shibata, K., Ogino, H., Sagermann, M.
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cholesterol oxidase. Appl. Microbiol. Biotechnol.
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図 4 COX の温度安定性

また、DS-1 株由来の COX 遺伝子のクローニング、高発現化に成功した 2)。アミノ酸配列に対する相同性を調べ た 結 果 、 本 酵 素 は 、 Burkholderia 属 細 菌 やPseudomonas aeruginosa 由 来 の COX （ putative
uncharacterized protein を 含 む ） と 高 い 相 同 性（53%-62%程度）を示した。また、本酵素の X 線結晶構
造解析も行った（University of California, Santa Barbara
15

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2011) Vol.10 (1)

3)

4)

5)

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16

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2011) Vol.10 (1)

極限環境微生物学会
研究奨励賞受賞研究

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2011) Vol.10, 17-22

Yatsunami R

Analysis of Functional Proteins from Extremely Halophilic Archaea
Department of Bioengineering, Tokyo Institute of Technology, 4259 Nagatsuta, Midori-ku, Yokohama 226-8501, Japan
Corresponding author: Rie Yatsunami, yatsunami.r.aa@m.titech.ac.jp
Phone: +81-45-924-5775, Fax: +81-45-924-5837
Received: June 28, 2011 / Accepted: June 28, 2011

高度好塩性古細菌に由来する機能性タンパク質の解析
東京工業大学・大学院生命理工学研究科 八波 利恵

1. はじめに2. 光エネルギー獲得系に関与するタンパク質の解析

Haloarcula japonica は、掘越特殊環境微生物プロジ

Ha. japonica の類縁菌である高度好塩性古細菌

ェクトにおいて石川県の塩田土壌より分離された高Halobacterium salinarum は、細胞膜に光駆動型プロト

度好塩性古細菌である

8,12)。本菌は 1 辺が約 1.0 μm、 ンポンプでるバクテリオロドプシン（bR）およびア

高さが 0.1 μm 程度の三角形平板状という特徴的な

ニオンポンプであるハロロドプシン（hR）を有して2)形態を有している （図 1）。これまでの研究により、いる。光照射により bR はプロトンを細胞外へくみ出

本菌の形態維持には細胞表層糖タンパク質（Cell

し、hR は塩化物イオンを細胞内へくみ込む。このと

surface glycoprotein: CSG）が関与することが示唆されき生じた膜内外プロトン濃度勾配および膜電位は、4)ている 。本稿では、筆者がこれまで一貫して行ってATP 合成酵素による ATP 合成に利用される 7,10)（図 2）。

きた、Ha. japonica が生産する機能性タンパク質の解bR および hR は 1 本のポリペプチド鎖 [バクテリオ

析について述べる。

オプシン：Bop（bop 遺伝子産物）、およびハロオプ
シン： Hop（hop 遺伝子産物）] に発色団である全trans-レチナールが結合している。また、bop およびhop 遺伝子の発現は転写レベルで制御されており、光照射下および低酸素分圧下で誘導されることが知られている 14)。
筆者は、Ha. japonica の光エネルギー獲得系の詳細を明らかにするために、本菌 bR 様タンパク質およ
び hR 様タンパク質をコードする遺伝子のクローニングを行った。その結果、Ha. japonica のゲノムにもbR および hR 様タンパク質［それぞれ、クルックス
ロドプシン（cR）およびクルックスハロロドプシン

図1（chR）］が存在することがわかった 17,19,20) （図 2）。

Haloarcula japonica の電子顕微鏡写真

細胞表層のコントラストの高い部分が CSG である。

17

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2011) Vol.10 (1)さらに、本菌の CSG 遺伝子プロモーター13)を用いた

伝子の転写は、低酸素分圧下および高酸素分圧下のcR 遺伝子発現系を構築し、組換え cR を取得した。 いずれにおいても誘導されないことがわかった。すこれを用いて物理化学的性質検討を行ったところ、

なわち、chR 遺伝子の転写様式は Hb. salinarum の bopcR は bR と類似のフォトサイクル中間体を有する光および hop、ならびに Ha. japonica の cR 遺伝子のい駆動型レチナールタンパク質であることが明らかとずれとも異なり、光照射によってのみ活性化されるなった。さらに、cR および chR 遺伝子の転写におけことが明らかとなった 20)。

る光照射の影響を調べるために、本菌を暗所下およ

Hb. salinarum bR 遺伝子の上流にはバクテリオオプ

び 光 照 射 下 で 培 養 し た 。 所 定 の 時 間 ご と に Ha.

シン遺伝子活性化因子（Bacterio-opsin gene activator:

japonica から全 RNA を抽出し、cR および chR mRNAbat） などの転写制御遺伝子群がコードされている 1）。

をノーザンハイブリダイゼーションにより検出した。 一方、Ha. japonica の場合、cR 遺伝子の上流には bat
その結果、cR および chR 遺伝子の転写は光照射によなどの制御遺伝子群は存在しておらず ATP 合成酵素

。また、低酸素

遺伝子オペロン群が存在していた 15)。さらに、cR 遺

分圧下における両遺伝子の転写を調べるために、本伝子の下流にも、ATP 合成酵素のサブユニットの 1

菌を暗所下において高酸素分圧条件から低酸素分圧部がクラスターをなして存在することが示された。

条件にシフトさせて培養を行った。ノーザンハイブ

これより、Ha. japonica には Hb. salinarum とは異なっって誘導されることがわかった

18,20)

リダイゼーションおよび RT-PCR による解析の結果、 た遺伝子制御機構が存在する可能性が考えられ、現暗所下における cR 遺伝子の転写は低酸素分圧下において誘導されることがわかった

図2

在その解析を進めている。

18)。一方、chR 遺

Hb. salinarum（A）および Ha. japonica（B）に備わった光エネルギー獲得系
37°C で 10 日間培養し、菌体から有機溶媒を用いて3. カロテノイドおよびレチナール生合成系の解析
Hb. salinarum bR の発色団であるレチナールの生合

カロテノイドを抽出した。イオン交換クロマトグラ

成は、カロテノイドの 1 種であるフィトエンからリ

フィーにより脂質などの不純物を除去した後、順相

コペン、β−カロテンを経由して合成されていると考

クロマトグラフィーに供することにより、個々のカ

3,11)（図 3）。β−カロテンからレチナー

ロテノイドを含む画分を得た。各画分を逆相 HPLC

ルの生合成を触媒する酵素として既にバクテリオオに供し、HPLC における保持時間、吸収スペクトル、

プシン関連タンパク質（Bacterio-opsin related protein:

さらには FD-MS 等による分析により、カロテノイ

えられている9）Brp）が同定されているものの 、フィトエンからリドの同定を試みた。その結果、Ha. japonica はフィト

コペンに至る高度好塩性古細菌のカロテノイド生合

エン、リコペン、イソペンテニルデヒドロロドピン

成系の詳細は明らかとなっていない。そこで筆者は、 （ IDR ）、 ビ ス ア ン ヒ ド ロ バ ク テ リ オ ル ベ リ ン
Ha. japonica におけるカロテノイドおよびレチナール（ BABR ）、 モ ノ ア ン ヒ ド ロ バ ク テ リ オ ル ベ リ ン

生合成系の完全解明に向け、まず本菌が生産するカ（MABR）およびバクテリオルベリン（BR）を生産

ロテノイドの分析を行った。Ha. japonica を暗所下、 していることが明らかとなった（表 1）。一方、Hb.
18

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2011) Vol.10 (1)salinarum brp 遺伝子をプローブとして Ha. japonica から Brp 様タンパク質をコードする遺伝子クローニングを行った。その結果、本菌にも brp 遺伝子ホモロ
グが存在することがわかった 16)。さらに本菌 brp 遺伝子の上流には、フィトエンからリコペンへの反応を触媒すると推定されている CrtI をコードする遺伝子が存在することが明らかとなった 22)。つい最近、
Ha. japonica の全ゲノム解析が終了し 5)、本菌は複数の crtI 遺伝子を有することがわかった。現在 brp および crtI 遺伝子破壊株を作製し、その解析を進めている。

図 3 高度好塩性古細菌における類推カロテノイドおよびレチナール生合成経路
CrtB1、CrtY および Brp は Hb. salinarum においてその機能が確認されているが、CrtI2 はゲノム配列のアノテーション結果からの類推である。

19

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2011) Vol.10 (1)度のさらなる向上が可能となるものと考えられた。

4. Ha. japonica における外来タンパク質発現Ha. japonica の細胞表層には多量の CSG が含まれそこで、酸性アミノ酸の少ない領域に酸性アミノ酸ることから、CSG 遺伝子のプロモーターは強力であを導入した変異型 ChiN1 を構築し、その性質を調べることが示唆された。従って、CSG 遺伝子プロモーた。その結果、酸性アミノ酸導入により ChiN1 の耐ターを利用することにより、本菌において効率よく

塩性はさらに向上することがわかった 23)。現在、変外来タンパク質を生産させることが可能と考えられ異型酵素の酵素学的性質を詳細に調べている。

る。一方、高度好塩性古細菌として初めて全ゲノム解析が終了した Hb. salinarum NRC-1 株のゲノム 6)において、キチナーゼホモログ（ChiN1 と命名）をコードする ORF の存在が明らかとなった。ChiN1 はマルチドメイン酵素であり、N 末端側からキチン結合ドメイン（ChBD）、Polycystic kidney disease ドメイン
（ PKD ） お よ び 糖 質 加 水 分 解 酵 素 （ Glycosidehydrolase: GH）ファミリー18 触媒ドメイン（CatD）の 3 つのドメインからなることが示唆された（図 4）。

図 5 ChiN1 の反応 NaCl 濃度依存性
図 4 ChiN1 の構造模式図
5. おわりに

高度好塩性古細菌におけるキチナーゼの報告はこ上述したように、つい最近 Ha. japonica の全ゲノムれまでなく、ChiN1 の実態も不明であった。そこで、解析が終了した。本菌には全長約 3.03 Mb および 614

筆者は CSG 遺伝子プロモーターを利用した Ha.

kb の 2 つの環状ゲノムと、507、95 および 51 kb の 3

japonica における ChiN1 の大量発現を試みた。そのつの環状プラスミドが存在していることが明らかと結果、ChiN1 発現型プラスミドを導入した本菌形質なった（表 2）。

転換体の培養上清に多量の ChiN1 が生産され、CSG
遺伝子プロモーターを利用した外来タンパク質の大量発現系の構築が達成された 21)。さらに組換え ChiN1の性質を調べたところ、反応至適 pH は 4.5、至適温
度は 55˚C であることがわかった。また、本酵素は 1.0
M NaCl に反応の至適を有し（図 5）、1.0-5.0 M NaCl
存在下においても安定な耐塩性酵素であることが明らかとなった。タンパク質の耐塩性には、分子表面の酸性アミノ酸が重要な役割を担っているといわれている。すなわち、酸性アミノ酸が溶媒の水分子をこれにより、Ha. japonica の研究は新しい展開を迎強固に保持することで、高塩濃度環境においても構造を崩すことなく機能するというメカニズムである。 えることになる。現在、筆者が Ha. japonica より独自
実際、ChiN1 触媒ドメイン領域の立体構造モデル（図 にクローニングした、あるいはゲノム中に見出され6）を見ると、非耐塩性酵素のキチナーゼに比して酸た、細胞分裂タンパク質、トランスデューサー、グ性アミノ酸を非常に多く含み、当該アミノ酸は活性

ルコアミラーゼ、α-アミラーゼおよびイソプロピル

部位以外の分子表面に広く分布していることがわか

リンゴ酸デヒドロゲナーゼなど、種々の機能性タンる。そのため、分子表面に存在するアミノ酸の一部

パク質についても解析を進めている。

を酸性アミノ酸に置換することで、反応の至適塩濃20

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2011) Vol.10 (1)

図 6 ChiN1 触媒ドメイン領域の立体構造モデル図（A）と表面静電ポテンシャル図（B）
A において赤色は酸性アミノ酸を表し、B において赤色および青色はそれぞれ正電荷および負電荷を示す。

4)

栄誉ある極限環境生物学会奨励賞を受賞するにあNakamura, S., Aono, R., Mizutani, S., Takashina, T.,たり、学生時代より多大なご指導・ご鞭撻を賜りまGrant, W.D., Horikoshi, K. 1992. The cell surface

した東京工業大学大学院生命理工学研究科の中村聡

glycoprotein of Haloarcula japonica TR-1. Biosci.

先生に厚く御Biotechnol. Biochem. 56: 996-998.

5)

礼申し上げます。また、本研究を遂行するにあたり、Nakamura, S., Nakasone, K., Takashina, T. 2010.

本学・福居俊昭先生ならびに大Genetics and genomics of triangular disc-shaped

谷弘之先生、名古屋大学・井原邦夫先生、日立製作

halophilic archaeon Haloarcula japonica strain

所・大友純之先生、近畿大学・仲宗根薫先生、NITE・

TR-1.

藤田信之先生、東洋大学・高品知典先生、日本医科

Horikoshi, K., Antranikian, G., Stetter, K.O.),大学・高市真一先生を始めとする多くの先生にご指Springer, pp. 363-381.

6)

導いただきました。心より感謝申し上げます。さら“Extremophiles

Handbook”

(Ed.

by

Ng, W.V., Kennedy, S.P., Mahairas, G.G., Berquist,に、高所からご助言いただきました極限環境生物学

B., Pan, M., Shukla, H.D., Lasky, S.R., Baliga, N.S.,会会長・掘越弘毅先生ならびに好塩菌研究所・亀倉Thorsson, V., Sbrogna, J., Swartzell, S., Weir, D.,

正博先生に深く感謝いたします。今後もこの受賞をHall, J., Dahl, T.A., Welti, R., Goo, Y.A., Leithauser,

励みに、日々研究を続けて参りたいと思います。

B., Keller, K., Crus, R., Danson, M.J., Hough, D.W.,
Maddocks, D.G., Jablonski, P.E., Krebs, M.P.,

引用文献

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gene10) Schobert, B., Lanyi, J.K. 1982. Halorhodopsin is aextremely

halophilicarchaeon

Haloarcula japonica strain TR-1. Nucleic Acids
Symp. Ser. 42: 73-74.

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19) Yatsunami, R., Kawakami, T., Ohtani, H., Nakamura,

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11) Sumper, M., Reitmeier, H., Oesterhelt, D. 1976.
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of

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12) Takashina, T., Hamamoto, T., Otozaki, K., Grant,

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W.D., Horikoshi, K. 1990. Haloarcula japonica sp.

20) Yatsunami, R., Aono, S., Nakamura, S. 2000. The

nov., a new triangular halophilic archaebacterium.

gene encoding a novel halorhodopsin-like protein of

Syst. Appl. Microbiol. 13: 177-181.

extremely halophilic archaeon Haloarcula japonica

13) Wakai, H., Nakamura, S., Kawasaki, H., Takada, K.,strain TR-1. Nucleic Acids Symp. Ser. 44: 1-2.

Mizutani, S., Aono, R., Horikoshi, K. 1997. Cloning21) Yatsunami, R., Sato, M., Orishimo, K., Hatori, Y.,

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glycoprotein of Haloarcula japonica strain TR-1.

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novel GH family 18 chitinase from extremely14) Yang, C., DasSarma, S. 1990. Transcriptional

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induction of purple membrane and gas vesicle
synthesis in the archaebacterium Halobacterium22) Yatsunami, R., Takaichi, S., Nakamura S. 2004.

halobium is blocked by a DNA gyrase inhibitor. J.

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archaeon Haloarcula japonica strain TR-1. Nucleic15) Yatsunami, R., Iwamoto, M., Ihara, K., Nakamura, S.

Acids Symp. Ser. 48: 193-194.

1999. Molecular cloning of A1-ATPase gene from

23) Zhang, Y., An, R., Yatsunami, R., Sato, M.,

extremely halophilic archaeon Haloarcula japonica

Orishimo, K., Hatori, Y., Fukui, T., Nakamura, S.

strain TR-1. Nucleic Acids Symp. Ser. 42: 75-76.

2010. Characterization of a haloarchaeal GH family16) Yatsunami, R., Iwamoto, M., Ito, S. Nakamura, S.

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2003. A brp homolog of Haloarcula japonica: Gene

22

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2011) Vol.10 (1)MINI REVIEWJournal of Japanese Society for Extremophiles (2011) Vol.10, 23-29

Sudo Y, Ihara K, Honma M and Kamo N

The eyes of extreme halophiles: Roles of Cl- ion binding to sensory rhodopsins
高度好塩性微生物の“目”：センサリーロドプシンへの Cl-イオン結合の役割
須藤雄気 1,2, 井原邦夫 3, 本間道夫 1、加茂直樹 4
1: 名古屋大学 大学院理学研究科 生命理学科
2: 科学技術振興機構（JST）・さきがけ
3: 名古屋大学 遺伝子実験施設
4: 松山大学 薬学部
Received: March 10, 2011 / Revised: March 29, 2011 /Accepted: March 31, 2011
おり、我々の視覚を司るロドプシン（Rh）と以下の２点で共通性がある。１）ビタミン A のアルデヒド型であるレチナールを発色団とする。２）７本の膜貫通αヘリックスを持つ。しかしながら、アミノ酸の相同性がほとんど無いこと、高次構造の違いなど
から進化的には別のものと考えられている。このよ
うに、2000 年頃までは、レチナールを発色団とするタンパク質（レチナールタンパク質あるいは、〜ロドプシンと呼ばれる）は高度好塩古細菌と動物という限られた生物種に存在する稀なタンパク質であると考えられてきた。しかしながらゲノム科学の進展
で、好塩性の真正細菌（例えば Salinibacter ruber）
や中塩・低塩性の真正細菌（例えば海洋性γプロテオバクテリア）、カビ（例えば Neurospora crassa）や緑藻（例えば Chlamydomonas reinhardtii）などの真核生物から続々と新規ロドプシンタンパク質が発見され、その機能もイオンポンプだけでなくセンサー、
イオンチャネル、転写調節など多岐にわたることがわかってきている。これらについては別の総説に詳しい(3, 4)。

1. はじめに
高度好塩性微生物とは、ほとんど飽和の塩を含む塩湖や塩田などの極限環境でのみ生育可能な微生物の総称である。研究の歴史は古く、1800 年代からその存在が知られていた。これら歴史的背景と生物体の説明については亀倉氏の本誌特別寄稿で詳しく解説されており(1)、ここでは割愛する。本総説では、あまり取り上げられる事のないタンパク質と Cl-の結合、さらにはその役割にフォーカスして取り上げたい。
1971 年 に 高 度 好 塩 古 細 菌 に 分 類 さ れ る
Halobacterium halobium（現在は salinarum と呼ばれる）の細胞膜から、今や最も有名かつ機能解析の進んだタンパク質の一つであるバクテリオロドプシン（BR）が発見された(2)。BR やバクテリオルベリン
色素などにより塩湖や塩田が赤色を呈すると考えられている。BR は、発色団として全トランス型レチ
ナ ー ル （ 図１ ） を 持 つ光 受 容 タ ンパ ク 質 で 、H.
salinarum の膜上において重量比 70%以上もの割合で存在している。BR が 570nm 付近の光を吸収すると、レチナールがトランス型からシス型へ異性化し（図１）、極大波長の異なる複数の中間体を経て元に戻る光化学反応（フォトサイクル）が起こる。このフォトサイクル中に、細胞内にあったプロトンが１つ細胞外に放出される。生じた膜内外の電気化学ポ
テンシャル差は、ATP 合成酵素を通じて ATP として細胞内に貯蔵されるため（図２）、BR による光エネ
ルギー変換は、極限環境を生き抜くための一種の光合成と考えることも出来る。BR はその名が示すと

2. H. salinarum の微生物型ロドプシンタンパク質
H. salinarum には BR の他に３つのロドプシンタンパ
ク質が存在し、それぞれハロロドプシン（HR）、センサリーロドプシン I（SRI）、センサリーロドプシン II（SRII またはフォボロドプシン、pR）と呼ばれている（図 2）(5)。HR は、細胞外から細胞内への光駆動 Cl-ポンプとして機能し、SRI は伝達タンパク質
HtrI と協調して BR や HR が活性化される長波長光
23

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2011) Vol.10 (1)

図１：レチナール分子と、トランス型からシス型への光異性化反応

図 2：H. salinarum に存在する４つの微生物型ロドプシンタンパク質の機能（>520nm）への誘因応答を、SRII は HtrII と協調して、DNA に障害を与える短波長光（<520nm）からの忌避応答を司るタンパク質である。このような
SRI と SRII の働きで、H. salinarum は自分に有利・
24

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2011) Vol.10 (1)SRI と SRII が低塩環境下で極めて不安定で、かつ天然存在量が少ないことなどによる。我々はこの問題を克服するために、他の好塩性微生物から SRI、SRII
ホモログ分子を単離し大腸菌での発現系構築を試みた。その結果、1997 年に、高度好塩好アルカリ性古細菌（Natronomonas pharaonis）の高安定性 SRII 分子（NpSRII）の機能的大量発現に成功した(8)。2008
年には高度好塩性真正細菌（Salinibacter ruber）より、高安定性 SRI 分子（SrSRI）を単離し、機能的大量発
現にも成功した(9)。これにより、SRI と SRII についても塩の影響を議論出来る素地が整った。以下、我々の最近の解析結果を中心に好塩性微生物のセンサー型ロドプシンと Cl-結合について取り上げる。光セン
シング機構については別の文献を参照頂きたい (5,10-13)。

不利な色（波長）を見分けることが可能で、これらの情報伝達システムは、比喩的に微生物の“目”として捉えることも出来る。
H. salinarum の生育環境を考えると、タンパク質の機能と塩に何らかの関係があるのでは？という事が容易に想像される。BR については極端な酸性条件（<pH2）を除いて Cl-が結合することは無く、カチオンの結合部位もないが、HR は Cl-ポンプ機能を持ち、Cl-非存在下では機能できない(5)。2000 年に報告された結晶構造(6)や分光学的な解析(7)などから
レチナールのシッフ塩基周辺に一分子の Cl-が結合すること（図 3）、細胞外側に Cl-結合サイトが存在することがわかっている。一方で、センサー型ロド
プシン（SRI、SRII）と塩の関わりについてはほとん
どわかっていなかった。これは、H. salinarum 由来の

水分子

図 3：H. salinarum 由来 HR の結晶構造と Cl-結合
らの構造では、細胞外側に位置する Asp193 及びArg72 近傍に Cl-らしき電子密度（occupancy 50%）がみられることを報告しているが（図 4）、Luecke
らの構造ではみられない。我々は、Cl- の有無でAsp193 の pKa が影響を受けること（見かけの結合親
和性、~300mM）(17)、その pKa 制御に Arg72 が関わる事などを明らかにした(18)。さらに全反射赤外分光（ATR-FTIR）法により、Cl-存在下では Asp193 がプロトン化していることが明らかとなった(19)。Royant

3. SRII への Cl-結合NpSRII において、HR の場合とは異なり脱塩しても吸収極大に変化がみられないことから、発色団レチ
ナール近傍に塩の結合サイトが存在しないことが示唆された一方で、pH が 2 以下の特殊環境ではレチナール近傍のカルボン酸（Asp201 と考えている）がプ
ロトン化し、Cl-が結合することがわかった(14)。2001
年にはアメリカの２つのグループが独立に NpSRIIの結晶構造を報告した(15,16)。興味深いことに Royant
25

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2011) Vol.10 (1)Asp193 からのプロトン放出に重要であるが、光中間体の生成・崩壊速度には Cl-の有無でほとんど影響が無く、光センシングへの役割については未だによくわかっていないが、Asp193 が伝達タンパク質 HtrIIとの相互作用に重要であることがわかっている(21)。

らは Luecke らよりも 0.6 ユニットほど酸性側で結晶化を行っており、そのため Luecke らの条件ではAsp193 が脱プロトン化し、電荷の反発により Cl-が結合出来なかったのではないかと考えている。SRII
は BR と比べて効率が悪いもののプロトンポンプとしても機能しうる (20) 。Cl- はフォトサイクル中の

Arg72
ClAsp193

図 4：細胞外側からみた NpSRII の結晶構造と Cl-（○）
4. SRI への Cl-結合
SRIについては結晶構造が明らかにされておらず、塩との関係についての構造面からの知見は皆無であった。我々は先述の高安定性SRI、SrSRIの構造変化を調べる目的で低温赤外分光(FTIR)法を行うことを計画し、そのため脱塩試料を準備したところ、見た目（吸収波長）が赤色方向へ変化することに気がついた(22)。塩による波長変化という意味で微生物ではHRに続く２例目となったわけであるが、この結果は当初全く想定しておらず、3つの理由で驚いた。１）
そもそもロドプシンタンパク質は膜貫通型タンパク質であり、その内部は極めて疎水的であるにも関わらず色が変化するということはレチナール近傍にCl-（もしくはNa+）が結合することを示唆していること。２）HRとは異なるCl-（もしくはNa+）結合位置を考えなければならないこと。何故ならHRファミリーの場合、全ての微生物型ロドプシンで保存されており機能にも必須のAsp残基がThrに置換されている（図3）。それゆえ全ての微生物型ロドプシンで保存されているLys残基（図１、３）の電荷を中和するためにCl-が結合すると考えられているが、SRIの
場合はAspのままであり、かつ脱プロトン化してLysの電荷を中和していることが既に確かめられていたからである(9)。３）１，２とも関係するが波長シフトの方向から、TrpやPheなどに囲まれた極めて疎水の高いレチナールのリング（βイオノン環）付近にCl-が結合すると予想されること。の３点である。これらの事を確かめるために種々の分光学的測定を行い、さらに変異体での実験も試みたところ、上記３つの予想は見事に裏付けられた(23)。すなわちβイオ
ノン環近傍に300mMのアフィニティーでCl- が結合し、SRIファミリーでのみ保存されたHis131がカウン
26

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2011) Vol.10 (1)ターパートになることがわかった（図5）(23)。S. ruber
由来のSRIに特異的な性質である可能性もあるため、最近見出した高度好塩古細菌Haloarcula vallismortis
由来の高安定性SRI（HvSRI）でも同様の実験を行ったが結論は変わらなかった(24)。
光反応速度の解析からもう一つの事実が浮かびあがってきた。一般に、センサー型ロドプシンの場合、活性状態（M中間体）を長寿命化するように制御されている。これは、活性型を長時間保つ事で、下流の伝達タンパク質群（図２）に効率よく情報を伝えるためと考えられている(5)。Cl-存在下でのSrSRI
でも長寿命M中間体がみられるが(9)、Cl-非存在下では、その寿命が1/5程度に短くなり（半減期23ms）、

著しくセンシング効率が低下するとされる寿命になっていた(23)。SRIは誘因応答の光センサーであり、これらの結果から、Cl-結合が、１）プロトンポンプ（S. ruberの場合、BRホモログとしてキサントロド
プシンが存在する）を効率よく駆動できる光に集まるため（波長制御）、２）効率よく光信号を下流へ伝えるため（中間体の寿命制御）に重要であると考えられる。一方、ヒトをはじめとした高等動物の赤色を関知するロドプシンタンパク質（赤色受容体）では、HR, SRII, SRIとは全く異なる位置（ループ部位）にCl-が結合し3原色色覚の分子基礎となっていることがわかっている(25)。Cl-結合とロドプシンタンパク
質には密接な関係があるのかも知れない。

図 5：SRI の構造モデルと推定 Cl-結合部位。膜に向かって a)側面からの図、b) 上部からの図。

27

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2011) Vol.10 (1)さと、精密で信頼性の高い実験の必要性を感じずにはいられない。一方で、センサリーロドプシンを持
つ生物が高度好塩性であるが故に（低塩性真正細菌の SR は遺伝子情報のみわかっている）、Cl-非存在下（あるいは低 Cl-濃度下）での走光性測定が現実的に不可能である。そのため、センサリーロドプシンへの Cl-結合と光センシングとの直接の関係はよくわ
かっていない。我々はこの問題にアプローチするため、in vitro での活性測定の立ち上げ(26)と低塩濃度下でも生育可能な大腸菌への光センシングシステムの移植(27)を試みている。これらの取り組みにより、さらに一歩踏み込んだ理解へとつなげていきたい。

5. おわりに
ここで示したように、様々な分野の進展の恩恵を受けて、好塩微生物由来センサリーロドプシンタンパ
ク質に Cl-が結合し、色制御、情報伝達、イオン輸送などに重要であることがわかりつつある。図６に本総説で主に取り上げた４種類のロドプシンタンパク質の構造と推定 Cl-結合位置を示した。ここで目を引
くのは、Cl-結合位置が三者三様であることと、SRIを除く３つの結晶構造がほとんど同一（重ねた際の主鎖 Cαの平均二乗偏差（RMSD）がわずか 1.66Å）
であるという一見矛盾した事実である。すなわち水分子や側鎖を含む微細構造の制御が Cl-結合に重要であることを示しており、タンパク質分子の懐の深光駆動イオンポンプ

光センサー

細 胞

?

細 胞

図 6：微生物型ロドプシン（BR, HR, SRII）の結晶構造と Cl-結合位置（●）。
press.
5) Suzuki, D., Irieda, H., Homma, M., Kawagishi, I.
and Sudo, Y. (2010) Phototactic and chemotactic
signal transduction by transmembrane receptors andtransducers in microorganisms. Sensors 10:
4010-4039.
6) Kolbe, M., Besir, H., Essen, L.O. and Oesterhelt, D.
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7) Sato, M., Kubo, M., Aizawa, T., Kamo, N.,
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8) Shimono, K., Iwamoto, M., Sumi, M. and Kamo, N.
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54-56.
9) Kitajima-Ihara, T., Furutani, Y., Suzuki, D., Ihara,

謝辞
ここで取り上げた成果は、参考文献中の原著論文に現れる多くの方々との共同研究の成果であり，特に同じ釜の飯を食べ、時折わけて頂いた下野和実博士（現松山大学）、岩本真幸博士（現福井大学）に心より感謝いたします。
文献1) 亀倉正博 (2007)「塩と好塩菌」-其の１-. 極限環
境微生物学会誌, 6: 4-10.
2) Oesterhelt, D. and Stoeckenius, W. (1971)
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4) Sudo, Y. (2011) Transport and sensory rhodopsins in
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photochemistry and photobiology, the 3rd edition, in28

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2011) Vol.10 (1)phoborhodopsin (sensory rhodopsin II) on its
photochemistry. Biophys. J. 86: 3112-3120.
19) Kitade, Y., Furutani, Y., Kamo, N. and Kandori, H.
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phoborhodopsin revealed by ATR-FTIR spectroscopy.
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20) Sudo, Y., Iwamoto, M., Shimono, K., Sumi, M. andKamo, N. (2001) Photo-induced proton transport ofpharaonis phoborhodopsin (sensory rhodopsin II) is
ceased by association with the transducer. Biophys. J.
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21) Sudo, Y., Iwamoto, M., Shimono, K. and Kamo, N.
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phoborhodopsin (sensory rhodopsin II) in its
interaction with the transducer protein. Biochemistry
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22) Suzuki, D., Sudo, Y., Furutani, Y., Takahashi, H.,
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Biochemistry 47: 12750-12759.
23) Suzuki, D., Furutani, Y., Inoue, K., Kikukawa, T.,
Sakai, M., Fujii, M., Kandori, H., Homma, M. and
Sudo, Y. (2009) Effects of chloride ion binding on thephotochemical properties of Salinibacter sensory
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24) Yagasaki, J., Suzuki, D., Ihara, K., Inoue, K.,
Kikukawa, T., Sakai, M., Fujii, M., Homma, M.,
Kandori, H. and Sudo, Y. (2010) Spectroscopic
studies of a sensory rhodopsin I homologue from thearchaeon Haloarcula vallismortis. Biochemistry 49:
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25) 平野 貴弘, 七田 芳則 (2001) 視物質における吸収波長制御機構−アニオンによる制御を中心として−. 生物物理 41: 284-289.
26) Sudo, Y., Okada, A., Suzuki, D., Inoue, K., Irieda, H.,
Sakai, M., Fujii, M., Furutani, Y., Kandori, H. and
Homma, M. (2009) Characterization of a signaling
complex composed of sensory rhodopsin I and its
cognate transducer protein from the eubacterium
Salinibacter ruber. Biochemistry 48: 10136-10145.
27) 割石学, 本間道夫, 須藤雄気 (2010) 光で動きを変える微生物−ロドプシン分子による光受容と情報伝達機構−. OplusE 366: 519-524.

K., Kandori, H., Homma, M. and Sudo, Y. (2008)
Salinibacter sensory rhodopsin: sensory rhodopsin
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11) Sudo, Y., Ihara, K., Kobayashi, S., Suzuki, D., Irieda,
H., Kikukawa, T., Kandori, H. and Homma, M.
(2011) A microbial rhodopsin with a unique retinalcomposition shows both sensory rhodopsin II andbacteriorhodopsin-like properties. J. Biol. Chem. 286:
5967-5976.
12) Sudo, Y., Furutani, Y., Kandori, H. and Spudich, J.L.
(2006) Functional importance of the interhelicalhydrogen bond between Thr204 and Tyr174 of
sensory rhodopsin II and its alteration during thesignaling process. J. Biol. Chem. 281: 34239-34245.
13) Sudo, Y., Furutani, Y., Spudich, J.L., and Kandori H.
(2007) Early photocycle structural changes in abacteriorhodopsin mutant engineered to transmit
photosensory signals. J. Biol. Chem. 282:
15550-15558.
14) Shimono, K., Kitami, M., Iwamoto, M. and Kamo, N.
(2000) Involvement of two groups in reversal of thebathochromic shift of pharaonis phoborhodopsin bychloride at low pH. Biophys. Chem. 87: 225-230.
15) Royant, A., Nollert, P., Edman, K., Neutze, R.,
Landau, E.M., Pebay-Peyroula, E. and Navarro, J.
(2001) X-ray structure of sensory rhodopsin II at
2.1-A resolution. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 98:
10131-10136.
16) Luecke, H., Schobert, B., Lanyi, J.K., Spudich, E.N.
and Spudich, J.L. (2001) Crystal structure of sensory
rhodopsin II at 2.4 angstroms: insights into color
tuning and transducer interaction. Science 293:
1499-1503.
17) Iwamoto, M., Furutani, Y., Sudo, Y., Shimono, K.,
Kandori, H. and Kamo, N. (2002) Role of Asp193 inchromophore-protein interaction of pharaonis
phoborhodopsin (sensory rhodopsin II). Biophys. J.
83: 1130–1135.
18) Ikeura Y., Shimono K., Iwamoto M., Sudo Y. andKamo N. (2004) Role of Arg-72 of pharaonis

29

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2011) Vol.10 (1)ORIGINAL PAPER
NOTE

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2011) Vol.10, 30-33

Ota Ya,b, Sekiguchi Tb,c, Fujimori Ha,d,Sambongi Ye, Kato Cb and Tamegai Ha,dChloride ions is effective for the improvement of the growth of Escherichia coli
under high hydrostatic pressurea

Department of Correlative Study in Physics and Chemistry, Graduate School of Integrated Basic Sciences, Nihon
University, Setagaya-ku, Tokyo 156-8550, Japanb
Institute of Biogeoscience, Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology, Yokosuka, Kanagawa 237-0061,
Japanc
Department of Marine Science, Tokyo University of Marine Science and Technology, Minato-ku, Tokyo 108-8477,
Japand
Department of Chemistry, College of Humanities and Sciences, Nihon University, Setagaya-ku, Tokyo 156-8550,
Japane
Department of Biofunctional Science and Technology, Graduate School of Biosphere Science, Hiroshima University,
Higashi-Hiroshima, Hiroshima 739-8528, Japan
Correspondence author: Hideyuki Tamegai, htamegai@chs.nihon-u.ac.jp.
Fax +81-3-5317-9433
Received: August 4, 2011 /Revised: August 26, 2011 /Accepted: September 22, 2011
comparing model organisms and piezophiles isolated
from the deep sea.6) In addition, relatively highosmolarity is also unique in the sea. However, there is alittle information available regarding the relationshipbetween osmolarity (osmotic pressure) and hydrostaticpressure as they affect marine organisms.
In the case of the piezophile Photobacterium
profundum SS9, a unique outer membrane porin(diffusion channel) OmpH is induced under highhydrostatic pressures.2, 1) Up-regulation of the expressionof gene encoding porin could be one mechanism forpiezoadaptation of P. profundum SS9. On the other hand,the expression of the major porins OmpC and OmpF wasrepressed under high hydrostatic pressures in the
non-piezophile Escherichia coli.7) The expression ofthese genes is known to be regulated by osmolarity,3)suggesting that there is some relationship between
osmotic and hydrostatic pressures. Thus, exploration of
the effects of pressure on the growth of bacteria at
different osmolarities could reveal novel insights in

Abstract Escherichia coli was cultured in media
containing different types and concentrations of salts
under various pressures. Relatively high salt
concentrations improved the growth of E. coli under highhydrostatic pressures. Chloride ions are especiallyeffective for survival. The effects of chloride on
improvement for growth of E. coli under high hydrostaticpressure can contribute for survival under such stressconditions.
Key words: high hydrostatic pressure, osmolarity,
Escherichia coli
The deep sea is an environment with high hydrostaticpressures, low temperatures, darkness and 3.5 percent
salt concentrations. Of these parameters, high hydrostaticpressure is a unique property of the deep sea. To decipher
the piezotolerant properties of deep-sea organisms, theeffects of high pressure on these organisms should be
investigated. Many studies in this regard were performed30

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2011) Vol.10 (1)lowers under the conditions of high pressure as same as
low temperature, it is expected that the formation ofcluster of H2O is enhanced. It is possible that DMSO
protected the cells also under high hydrostatic pressure
by preventing the formation of H2O clusters.

osmotic pressure-hydrostatic pressure relationship.
In this study, we cultivated E. coli with different types
and concentrations of salts under various pressures. The
effects of salts on the growth of E. coli under highpressure were then evaluated.
E. coli NBRC 12713 (K12 W3110) was used in thisstudy. LB-based medium (1% tryptone and 0.5% yeast
extract containing various concentrations of the salts)
was used for cultivation. Sterilized plastic tubes (2 mL)
were filled with the seeded medium, followed by tightsealing with parafilm. Subsequently, the tubes werepressurized (50 MPa) in a pressure vessel (Syn, Kyoto,
Japan). Cultivation without pressurization was also
performed as a control. Under these conditions, noadditional O2 was supplied during the cultivation(microaerobic conditions). To maintain the growth undersuch O2-limiting conditions, respiratory substrates(NaNO3, dimethyl sulfoxide [DMSO], fumarate, or
trimethylamine N-oxide [TMAO]) were added to a final
concentration of 10 mM when necessary. The
cultivations were carried out at 37 ºC and growth wasmonitored by measuring OD660 every 3 h.
E. coli was cultured microaerobically as describedabove in media containing 50 mM and 200 mM NaClunder 0.1 and 50 MPa without any respiratory substrate.
No significant difference was observed in the growthunder atmospheric pressure. On the other hand, highhydrostatic pressure strongly suppressed the growth inboth cases. However, growth in the medium with higher
NaCl concentrations is slightly better than at lower
concentrations (Fig. 1). Growth rates under these
conditions were not high because of the lack of O2. Inorder to improve growth, substrates for anaerobic
respiration were added to the medium. When NaNO3,
fumarate or TMAO were added, it was clear that higher
NaCl concentration stimulated growth at a pressure of 50
MPa (Fig. 2). These results suggested that NaCl plays
some important roles in the growth of E. coli under highpressure. DMSO was quite effective even under low
NaCl concentration (Fig. 2). This may be due to the
known property of DMSO in cryopreservation ofbacterial cells. It is thought that DMSO affects theformation of crystals of H2O in the cell under low
temperature, and thereby protects intracellular moleculesfrom denaturation. Because the molecular vibration

Fig.1. Growth curve of E. coli in media containing 50
mM NaCl (A) and 200 mM NaCl (B) under a pressure of
0.1 MPa (square) and 50 MPa (circle) grown
microaerobically with no added respiratory substrate.

31

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2011) Vol.10 (1)Fig.2. Growth curve of E. coli in media containing 50 mM NaCl (square) and 200 mM NaCl (circle) with 10 mM
NaNO3 (A), 10 mM fumarate (B), 10 mM TMAO (C), and 10 mM DMSO (D) under a pressure of 50 MPa.
improvement of E. coli growth under high pressures,
while Na+ and anionic strength are not involved.
In the case of P. profundum SS9, betaine, glutamate,glycine and β-hydroxybutyrate (β-HB) accumulated
under conditions of high NaCl concentrations. These
compounds can act as osmolytes. Additionally, P.
profundum SS9 uses β-HB and its oligomer as piezolytes
accumulated under high-pressure growth conditions.5)
This can contribute to the adaptation of P. profundumSS9 to high pressure. However, E. coli does not behave
as a piezophile and it is expected that this organism does

In order to investigate the effect of other types of salts,
KCl or Na2SO4 were added to the medium instead of
NaCl (Fig. 3). To improve the growth under
microaerobic conditions, TMAO was used as the
respiratory substrate. Higher KCl concentrations restored
growth under high pressure similar to that using NaCl
(Fig. 3A). On the other hand, Na2SO4 showed no effects
even at concentrations of 100 mM (corresponding to 200
mM NaCl as Na+ concentration) or 200 mM (200 mM
NaCl as the anion concentration) (Fig. 3B). These results
indicated that the presence of Cl- is required for32

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2011) Vol.10 (1)In this study, we suggested the importance of Cl- forthe growth of E. coli under high pressure. Although it is
not clear why SO42- is not as effective, the mechanism
involved may be important for survival under highhydrostatic pressure stress conditions.

not have any mechanisms to adapt to high pressure
environments. Therefore, it is possible to postulate that E.
coli accumulated osmolytes under high NaCl
concentrations, and these compounds contributed to theimprovement of growth under high pressure likepiezolytes in piezophile.

Acknowledgments
We thank Professor Howard K. Kuramitsu (State
University of New York at Buffalo, New York, USA) for
assistance in editing the manuscript.
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Fig.3. Growth curve of E. coli in media containing KCl(A) and Na2SO4 (B) with 10 mM TMAO under apressure of 50 MPa. Salt concentrations were 25 mM(diamond), 50 mM (square), 100 mM (triangle), and 200
mM (circle).

33

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2011) Vol.10 (1)

学会記事
極限環境生物学会第 11 回年会報告
第 11 回年会は、11 月 15、16 日の両日にわたって京都大学・化学研究所、宇治おうばくプラザで開催されました。
「極限環境生物学会」としてのスタートをきる本年会には、多くの会員・非会員の皆様にご参集いただ
き、大変盛況な中で開催することができました。参加者合計は 195 名（内訳を以下の表に示す）となり、関東地区以外で開催された年会として、過去最高の参加者人数となりました。年会を主催していただきました、
京都大学、跡見先生・栗原先生には大変お世話になりました。また、ご参加いただいた皆様に事務局一同心より感謝申し上げます。

一般
学生
総計

事前申し込み人数85（会員 74、非会員 11）78（会員 6、非会員 72）
163（会員 80、非会員 83）

当日申し込み人数
24（会員 7、非会員 17）8（会員 0、非会員 8）
32（会員 7、非会員 25）

合計
109（会員 88、非会員 26）86（会員 9、非会員 171）195
（会員 87、非会員 108）

スペシャルセッション
学士院賞受賞記念講演として、立教大学の黒岩常祥先生に「細胞誕生の謎を極限生物“シゾン”で解く」と題しご講演をいただきました。また、特別セッションとして跡見先生のお世話のもと、奈良先端科学技術大学の横田明穂先生に「野生種スイカの環境適応能力の解明とその産業利用」、立命館大学の今中忠行先生に「超好熱菌の解剖」と題し、それぞれご講演をいただきました。極限環境下の始原的な真核生物、植物、超好熱菌と話題は多岐にわたり、今後当学会が目指す方向性を示唆したようなセッションとなりました。
学会奨励賞受賞者（敬称略）
z 金井保（京都大学・工学研究科）「超好熱菌の環境適応に関わる遺伝子制御機構の解析」
z 國枝武和（東京大学大学院理学系研究科生物科学）「極限環境耐性動物クマムシの分子生物学的解析基
盤の創成～ゲノム解読、トランスクリプトーム解析および機能プロテオミクス」
z 道久則之（東洋大学・生命科学部）「有機溶媒耐性菌の応用研究から見出された新規なコレステロール
酸化酵素に関する研究」
z 八波利恵（東京工業大学大学院生命理工学研究科）「高度好塩性古細菌に由来する機能性タンパク質の解析」

掘越会長、大島選考委員長を囲んで。左より、國枝博士、道久博士、掘越会長、大島委員長、八波博士、金井博士。おめでとうございます。今後の更なるご活躍を期待しております。
34

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2011) Vol.10 (1)ポスター賞受賞者（敬称略）
P-8 友池史明（大阪大学大学院、理化学研究所)「新規特異性を持つウリジンキナーゼの解析が示唆する高度
好熱菌 Thermus thermophilus HB8 の特殊なヌクレオシド代謝系」
P-12 仲山英樹（神戸大学）「中度好塩性細菌 Halomonas elongata OUT30018 株のペリプラズムにおける銅恒常性制御機構の解析」
P-16 峯岸宏明（東洋大学）「好塩性古細菌 Halobacteriaceae 科のより正確な系統分類に向けて」
P-38 平田章（愛媛大学）「クレンアーキア由来 RNA スプライシングエンドヌクレアーゼのブロードな基質特
異性のメカニズム」
P-46 牧野友理子（東京工業大学大学院）「高度好塩性古細菌 Haloarcula japonica 由来各種組換え型 FtsZ ホ
モログの性質検討」
P-51 梅田隆志（東京大学）「Carbazole 1,9a-dioxygenase の酸化酵素-フェレドキシン間電子伝達の機能構造解析」

掘越会長を囲んで。
最後に、本年会を会場側として盛り上げていただいた京都大学の跡見先生、栗原先生をはじめとする関係者一同に感謝申し上げます。ありがとうございました。
極限環境生物学会事務局

35

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2011) Vol.10 (1)

学会誌投稿規定
極限環境生物学会誌投稿規定
１．投稿者の資格
極限環境生物学会誌（ISSN 1348-5474） (Journal ofJapanese Society for Extremophiles)（以下、本誌という）への投稿は極限環境生物学会（以下、本学会という）会員に限る。なお、連名による投稿の場合には、少なくとも著者の一人が本学会会員でなければならない。ただし、日本国以外からの投稿並びに本学会が寄稿を依頼した場合は例外とする。

け付ける。この場合、極限環境生物学会ホームペー
ジに掲載されている投稿要領に従うこと。

２．論文の種類
本誌への投稿論文は、極限環境生物関連分野の原著論文（通常論文、短論文）、総説、並びに諸報とし、いずれも未発表のものに限る。
（１）原著論文 (original papers)：極限環境生物に関する論文で以下の２つのいずれかに該当する論文。
１）通常論文 (regular papers)：極限環境生物に関する論文で、それ自体独立した、価値のある結論ある
いは事実を含む論文。
２）短論文 (short communications)：極限環境生物に関する論文で、断片的な結果ではあるが新しい事実や価値のあるデータを含む短い論文。
（２）総説 (reviews)：極限環境生物のある特定の研究分野について、簡単な歴史的背景を含め、最近の進歩を要約し、可能であれば、将来の研究方向性をも指し示した論文。
（３）ミニレビュー (mini-reviews)：総説の内、比較的短く纏めたもの。
（４）諸報：巻頭言、研究最前線、研究のルーツを探る、学会関連記事等。

５．論文の審査
投稿された論文の内、原著論文、総説、ミニレビュ
ーの審査には、極限環境生物学会誌編集委員の内１名が責任編集委員として関与する。原著論文および総説の審査は、責任編集委員が適宜指名する複数の査読者によりなされる。掲載の可否に関する最終判
定は、査読者からの査読結果報告に基づき責任編集委員が行う。その後、編集委員長が著者に審査結果を通知する。なお、内容・体裁に問題があると判断された原稿については、著者による修正を求める。
修正を求められた原稿は、２ヶ月以内に責任編集委
員に返送することとし、２ヶ月を過ぎて返送されなかった原稿は、著者が原稿を取り下げたものとして処理する。なお、投稿された論文は返却しない。

〒113-8657 東京都文京区弥生 1-1-1 東京大学大学
院農学生命科学研究科応用生命工学専攻（東大院農生科応生工と省略可）極限環境生物学会誌編集委員長
石 井 正 治 ( 電 話 ： 03-5841-8258, FAX ：03-5841-5272) (e-mail: amishii@mail.ecc.u-tokyo.ac.jp)

６．校正
校正は初稿のみ著者に送付する。到着日より３日以内に、原稿とともに指定された送付先に返送すること。なお、原著論文ならびに総説に関しては、著者
校正時の文章・図表の追加や削除は一切認めない。
７．別刷り
別刷りは、pdf ファイルとして配布する。

３．論文の書き方
論文の用語は日本語または英語とし、別途定める「原稿執筆要領」に従い簡潔に分かりやすく作成すること。総説は原稿３０頁以内、通常論文は原稿２０頁
以内、ミニレビューは原稿１５頁以内、短論文は原稿１０頁以内とする。なお、諸報の頁数に関しては編集委員会で適宜判断する。

８．著作権
本誌に掲載された論文の著作権は本学会に帰属する。
９．その他
極限環境生物学会誌投稿規定ならびに極限環境生物
学会誌論文執筆要領で不明な部分に関しては、極限環境生物学会誌編集委員会において適宜対応する。
なお、必要が認められる場合には、文書化を進めるものとする。

４．論文の受付
論文原稿は諸報を除き、原稿原本の他にコピー３部を付け、送付状とともに簡易郵便書留として下記宛に送付すること。なお、オンラインによる投稿も受

36

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2011) Vol.10 (1)

論文執筆要領
極限環境生物学会誌論文執筆要領
１．一般的事項（１）テキストファイル形式または Microsoft Word
形式で保存できるワードプロセッサ等を用いて原稿を作成すること。
（２）タイトルページには、1)論文題名、2)著者名、
3)著者所属機関名、4)ランニングタイトル、5)連絡対
応著者名およびその連絡先住所・電話番号・FAX 番号・e-mail アドレス、6)キーワード（５語以内）を明示すること。日本語で作成した論文には、これらの英語訳を併記すること。
（３）論文印刷には A4 版用紙の片面を使用し、１
行４０字（英語の場合には１行６０字）、１頁２５行で印刷すること。イタリック、ボールド、あるいはスモールキャピタルにする語句がある場合は、それぞれ赤字で下線、波下線、二重下線を記すこと。
（４）略語リストがある場合には、本文第１頁に脚注として略語の項を設け表記すること。単位系と省略記号は SI 単位を基本とする。
（５）生物の命名及び記載は International Code of
Nomenclature of Prokaryotes, International Code ofBotanical Nomenclature, International Code ofZoological Nomenclature に従う。学名が初出の場合は全部を記載すること。原則として、２回目以降は属名の頭文字を略号とするが、紛らわしい場合には省略せずに記載すること。
（６）物質名の表記は以下の規定に従うこと。
１）有機化合物の表記および放射性同位元素による標識化合物の表記は IUPAC 規定に従うこと。
２）生化学関連事項の命名は IUPAB 制定の命名法に従うこと。
３）化学式に用いられる記号、略号などは Chemical
Abstracts の用例に従うこと。
（７）論文受理後、完成した本文および図表等の印刷に必要な全てのファイルを収めた電子媒体を編集委員長宛に郵送するか、またはそれらのファイルを
e-mail 添付書類として編集委員長宛に送付すること。
２．投稿論文の構成（１）原著論文は 1)標題、2)アブストラクト、3)本
文、4)引用文献、5)表ならびに図、図の説明文、の順にまとめること。
（２）標題は論文内容を具体的に表す簡潔なものとすること。標題の下に著者名、所属機関名、所在地を書く。著者が複数で、所属機関が異なる場合は、
著者名末尾に上付数字を付けて区別するとともに、連絡対応著者名を指定すること。
（３）原著論文ならびに総説のアブストラクトは英語で記述するものとし、通常論文・総説では200words 以内、短論文では 100words 以内で作成す

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ること。
（４）通常論文の本文は原則として、緒言、材料および方法、結果、考察（あるいは結果と考察）、謝辞で構成する。短論文では項目分けをしない。
（５）原著論文ならびに総説では、必要に応じて図表を用いる。それぞれの図表を挿入したい位置を、原稿右側の余白部分に指示すること。
（６）文中での文献の引用は、引用文献の項目で整理した文献番号を用いること。図表の引用はその番号によること。
（７）脚注が必要な場合には、該当事項の右肩に通し番号を付け、当該頁の下部に説明文を付けること。
３．引用文献（１）引用文献は下記の例に準じ、本文中の該当人
名あるいは事項の右肩に 1), 1-3)のように番号を付し、また、本文末尾の引用文献の項に第一著者のファミリーネームのアルファベット順に 1., 2., 3., --の番号を付し一括記載する。Ibid., idem は用いないこと。私信、未発表の研究結果、学術雑誌に受理される前の論文、抄録が印刷されていない口頭発表など
は引用文献に含めないこと。雑誌の略号は、Chemical
Abstracts Service Source Index (CASSI) 1907-1984(Cumulative)およびその補遺版により、雑誌名、書名、
年、巻および頁の示し方は下記によること。
（２）雑誌引用のとき
Chuakrut, S., Arai, H., Ishii, M., and Igarashi, Y. 2000.
Characterization of a bifunctional archaeral acylcoenzyme A carboxylase. J. Bacteriol. 185: 938~947.
（３）書籍引用のとき
児玉徹. 1997. V 近代的な微生物利用工業１．アルコール, pp191~197.児玉徹・熊谷英彦編, 食品微生物学,
文永堂出版
４．表と図およびその説明（１）表と図は印刷版下を作成すること。
（２）本文を英語で書いた場合には図表も英文で作成すること。
（３）表と図は一つに対して１頁使う。各頁の右上に著者名ならびに図の番号を入れること。
（４）表題は表の上部分に書くこと。表の内容説明
文ならびに注は、表の下に記述する。注の表示にはa),b),c)を上付で明記し、記述には a),b),c)を上付にせず用いる。
（５）図の標題ならびに説明文は別紙にまとめて印刷すること。図の標題の最後にはピリオドを付し、内容説明は標題の後に改行して記載すること。
（６）写真は明瞭な陽画を必要部数添付すること。

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2011) Vol.10 (1)

学会会則
極限環境生物学会会則（名称）第１条 本会は、極限環境生物学会（英文名：TheJapanese Society for Extremophiles ）という。
（以下本会という）（目的）
第２条 本会は、極限環境生物研究の発展に寄与し、極限環境生物の研究、教育、利用の推進に寄与することを目的とする。
（事業）
第３条 本会は、研究発表会及び講演会等の開催、
極 限 環 境 生 物 学 会 誌 （ 英 名 ： Journal ofJapanese Society for Extremophiles）の発行、
国際極限環境生物学会等との連携事業、研究奨励賞・ポスター賞の授与、その他前条の目的を達成するために必要な事業を行う。
（会員の種別等）
第４条
1. 本会の会員は正会員、団体会員および賛助会員とする。
2. 正会員は極限環境生物に関する研究に従事する、または、これに関心を持つ個人であって、本会の目的に賛同し、定められた会費を納めた者をいう。
3. 団体会員は極限環境生物に関心を持つ団
体（法人等）であって、その団体内の本会の目的に賛同する代表者を含めて３名以内の所属者を指名して会員登録を行い、定められた会費を納めた団体をいう。
4. 賛助会員は本会の目的に賛同し、定められた賛助会費を１口以上納めた個人または団体をいう。
第５条 会員は本会が開催する諸事業に参加し、本会の発行する印刷物、PDF 等の配布を受けることができる。
（入会）
第６条 会員として入会しようとする個人または団
体は、本会事務局が定める手続きに従って申し込みを行い、本会会長による承認を得なければならない。
（会費）
第７条 会員は下記の会費を納めるものとする。
正会員
年額 5,000 円（但し身分が学生である者は年額 2,000 円）

団体会員 年額 20,000 円
賛助会員 年額 一口以上（一口 30,000 円）（退会）
第８条 会員は会長に届けることによって退会する

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ことができる。
（役員）
第９条
1. 本会には会長 1 名、副会長 2 名、評議員若干名、幹事若干名、会計監査 2 名の役員をおく。
2. 会長は本会を代表し、会務を統括する。
3. 副会長は会長を補佐し、会長に事故ある場
合には会長の職務を代行する。
4. 幹事は、幹事長、庶務、学術活動、会計、を分担し、事業計画の立案、事業の実施、庶務会計、シンポジウムの企画立案、学会誌発行、国際極限環境生物学会等との連絡などの本会の事務を行う。
5. 会計監査は本会の会計を監査する。
（役員の選出）第１０条 会長、副会長、評議員は本会の総会において選出される。
1. 幹事、会計監査は、副会長、評議員以外の正会員の中から会長が指名し、総会の承認を受ける。
2. 評議員の任期は２年とし重任を妨げない
が、連続３期を限度とする。但し、会長が指名する評議員はこの限りではない。
（委員会）
第１１条 本会に学会誌編集委員会、研究奨励賞選
考委員会、シンポジウム委員会を置く。各委員会委員の任期は 2 年とするが重任をさまたげない。
1. 学会誌編集委員会（会長指名の若干名で構成し､委員長は互選する）は学会誌の編集、論文審査の任にあたる。
2. 研究奨励賞選考委員会（副会長が委員長を勤め、学術活動担当幹事と委員長指名の委員、計 10 名程度で構成する）は本会の研究奨励賞受賞者を選考する。
3. シンポジウム委員会（会長指名の若干名で構成し､委員長は互選する）は学術活動幹事と共同でシンポジウムを企画立案し、運営をサポートする。
（評議員会）
第１２条 評議員会は会長、副会長、評議員をもって構成する。会長は年１回以上評議員会を召集し、議長となり、会の重要事項を審議し総会に提案する。

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2011) Vol.10 (1)第１７条 本会則の変更は総会の議決を経て行う。
第１８条 本会則は、1999 年 10 月 19 日より施行する。

（総会）
第１３条 本会は原則として年１回総会を開き、会務を協議し議決する。
総会は会長が召集する。
第１４条 総会の議決は出席会員の過半数の賛成をもって行う。
（会計年度）
第１５条 本会の事業年度は 1 月 1 日に始まり、同年 12 月 31 日に終る。
（付則）第１６条 本会則の施行および本会の運営についての細則は総会の議決を経て別に定める。

学会細則2001 年 11 月 29 日改定
2002 年 12 月 1 日改定
2003 年 12 月 1 日改定
2005 年 11 月 7 日改定
2007 年 12 月 1 日改定
2010 年 1 月 1 日改定

極限環境生物学会細則
第８条 評議員会の決議は出席者の過半数の賛成により成立する。
（退会）
第９条 会長は、会費を３年以上滞納した会員を退会させることが出来る。
（授賞）
第１０条 研究奨励賞・ポスター賞の授賞規定は別途定め全会員に配布する。
（細則の変更）第１１条 本細則の変更は総会の議決による。
（付則）第１２条 今期の本会事務局は、東洋大学生命科学部井上研究室（群馬県邑楽郡板倉泉野）内とする。
第１３条 本細則は、1999 年 10 月 19 日よりこれを
実施する。

（会員）
第１条 入会を承認された正会員、団体会員、賛助
会員は、所定の会費を速やかに納入する。
（総会）
第２条 総会の議案は副会長、幹事等と共に会長が作成し、評議員会の議を経た後提出する。
議案には前年度の事業内容及び収支決算、
新年度の事業計画、及び収支予算を含むものとする。
第３条 総会は会員の１／１０以上の出席（但し委任状を含む）をもって成立する。
（役員の選出）第４条 会長、副会長、評議員は会員の選挙によって決められる。会長は選挙によらず評議員を指名することが出来るが、総会での承認を必要とする。
第５条 会長は会員の中から少なくとも３名を選んで選挙管理委員を委嘱する。選挙管理委員
は選挙事務を行う。
第６条 会長は、評議員会の承認を得て必要な委員会を作ることが出来る。
（評議員会）
第７条 評議員会は評議員の半数以上の出席（委任状を含む）をもって成立する。

2002 年 12 月 1 日改定
2003 年 12 月 1 日改定
2006 年 6 月 30 日改定
2007 年 12 月 1 日改定
2010 年 1 月 1 日改定

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Journal of Japanese Society for Extremophiles (2011) Vol. 10 (1)

運営体制
会長
副会長

極限環境生物学会運営体制（2010~11 年度）

掘越弘毅

独立行政法人海洋研究開発機構

大島泰郎

共和化工株式会社

工藤

俊章

長崎大学

環境微生物学研究所

水産学部

評議員（５０音順、敬称略）

幹事会

秋野利郎

合同酒精株式会社

幹事長

井上明

東洋大学生命科学部

五十嵐泰夫

東京大学大学院農学生命科学研究科

庶務

亀倉正博

好塩菌研究所伊藤進

琉球大学農学部

加藤千明

独立行政法人海洋研究開発機構

伊藤雅道

駿河台大学経済学部

伊藤佑子

創価大学工学部

今中忠行

立命館大学生命科学部

大島敏久

九州大学大学院農学研究院

大森俊雄

学術活動
東京大学大学院農学生命科学研

編集委員長

石井正治

学会誌担当

石野良純

九州大学大学院農学研究院

芝浦工業大学大学院工学研究科

高品知典

東洋大学生命科学部

鎌形洋一

独立行政法人産業技術総合研究所

古園さおり

独立行政法人理化学研究所

川上文清

東洋紡績株式会社敦賀バイオ研究所

学術幹事

究科

跡見晴幸

京都大学大学院工学研究科
独立行政法人理化学研究所

河原林裕

独立行政法人産業技術総合研究所

伊藤隆

倉光成紀

大阪大学大学院理学研究科

仲宗根薫

近畿大学工学部

小林哲夫

名古屋大学大学院生命農学研究科

國枝武和

東京大学大学院理学系研究科

青木俊夫

日本大学生物資源科学部

為我井秀行

日本大学文理学部

小林良則

財団法人バイオインダストリー協会

小松泰彦

独立行政法人産業技術総合研究所

坂口健二

シンポ担当

伊藤政博

東洋大学生命科学部

HP 担当

三輪哲也

独立行政法人海洋研究開発機構

会計

宇佐美論

東洋大学理工学部

会計監査

高瀬光徳

佐上博

東北大学反応化学研究所

芝弘孝

サントリービジネスエキスパート株式会社

菅原秀明

国立遺伝学研究所

鈴木健一朗

独立行政法人製品評価技術基盤機構

冨田房男

放送大学北海道学習センター

中川和倫

愛媛県立松山南高等学校

中村聡

東京工業大学大学院生命理工学研究科

南部滋郎

日本赤十字九州国際看護大学看護学部

長谷川功

日本大学生物資源科学部

半澤敏

東ソ−株式会社東京研究所

古川謙介

別府大学食物栄養科学部

別府輝彦

日本大学

松井裕

石川県立大学生物資源工学研究所

丸山正

独立行政法人海洋研究開発機構

山岸明彦

東京薬科大学生命科学部

仲山英樹

山本幹男

日本食品化工株式会社研究所

相馬亜希子

立教大学理学部

湯本勲

独立行政法人産業技術総合研究所

東端啓貴

東洋大学生命科学部

若木高善

東京大学大学院農学生命科学研究科

渡辺公綱

独立行政法人産業技術総合研究所

伊藤俊洋

森永乳業株式会社栄養科学研究所
財団法人北里環境科学センター

シンポジウム委員会
宮崎健太郎

委員

平山仙子

独立行政法人海洋研究開発機構

梅野太輔

千葉大学大学院工学研究科

前田理久

明治大学

黄川田隆洋

40

独立行政法人産業技術総合研究

委員長

所

農学部

独立行政法人農業生物資源研究所
神戸大学自然科学系先端融合研
究環Journal of Japanese Society for Extremophiles (2011) Vol.10 (1)

編

集 後 記

極限環境生物学会となって、「微」の字がとれてから早くも 1 年が過ぎました。年会やシンポジウムで「クマムシ」や「ネムリユスリカ」、「アルテミア」などの極限生物の名前がすっかりなじんできていると思います。今後の新たなる「極限環境生物学」の構築に向け、今後ともがんばっていきたいと思っております。
さて、本誌も出版が遅れてしまいました。日常的な忙しさにかまけてしまっているという事に、反省をするこの頃です。原稿をいただいた先生方や会員各位には心よりお詫び申し上げます。いずれにせよ、極限環境下の生命全般を対象とする学会へと発展していくために、更に運営に努力を傾注して参りますので、引き続き皆様のご協力をお願い
申し上げます。ありがとうございました。
庶務幹事 加藤千明

編集委員会
委員長 ：石井正治（東大）
副委員長：石野良純（九大）
委員：阿部文快（青学大）、伊藤 隆（理研）、鎌形洋一（産総研）、河原林裕（産総研）、
高品知典（東洋大）、為我井秀行（日大）、中村 聡（東工大）、中村 顕（筑波大）、
三輪哲也（JAMSTEC）、湯本 勲（産総研）

学会事務局〒374-0193 群馬県邑楽郡板倉町泉野 1-1-1
東洋大学 生命科学部 生命科学科 井上研究室内
極限環境生物学会事務局 井上 明 (幹事会幹事長)
D-FAX: 020-4662-1960 E-mail: kyokugenjm10@extremophiles.jp
学会誌編集〒237-0061 神奈川県横須賀市夏島町 2-15
独立行政法人海洋研究開発機構 海洋・極限環境生物圏領域 (加藤千明、庶務幹事)
TEL：046-867-9550 FAX：046-867-9525 E-Mail：kyokugenjm10@extremophiles.jp
発刊日41

2011 年 9 月 30 日