豚レンサ球菌の制限・修飾系SsuDAT1Iが他の菌から水平伝播してきた証拠

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要約

豚レンサ球菌Streptococcus suisにMboIと同等な制限・修飾系SsuDAT1Iを保有する株と保有しない株があることを見出した。SsuDAT1I遺伝子とその周辺遺伝子領域との比較,及びSsuDAT1Iを保有しない株の当該遺伝子領域との比較より,SsuDAT1I遺伝子が他の菌から水平伝播し,非相同的組換えによりS. suisゲノムに組み込まれた証拠を示した。

  • 担当:家畜衛生試験場 細菌・寄生虫病研究部 病原機能研究室 (現 動物衛生研究所 感染病研究部 病原細菌研究室)
  • 連絡先:0298(38)7743
  • 部会名:家畜衛生
  • 専門:バイテク
  • 対象:豚,細菌
  • 分類:研究

背景・ねらい

細菌のゲノム解析研究の成績などから,制限・修飾系遺伝子の多くは外来のもので,他の菌種から水平伝播し,それが細菌のゲノム構造の改変に関わる可能性があることが報告されている。豚のレンサ球菌症の原因菌Streptococcus suisの制限・修飾系については,これまで全く報告がないことから,その存在と遺伝子構造を解析し,外来遺伝子であるか否かについて検討した。

成果の内容・特徴

  • 日本で分離された野外株には,MboIと同等な制限・修飾系を保有する株としない株があることを見出し,野外株の1つDAT1株のそれをSsuDAT1Iと名付けた。
  • SsuDAT1I遺伝子は,2つの修飾酵素遺伝子(ssuMA及びssuMB)と2つの制限酵素遺伝子(ssuRA及びssuRB)からなる特異な構造を呈しており,これらはゲノム上のプリン合成遺伝子群(purF～purE)に挟まれていた (図1)。
  • SsuDAT1I遺伝子と周辺のプリン合成遺伝子群とのG+C%の違い,及びコドン使用傾向の違いから,SsuDAT1I遺伝子が他の菌から水平伝播した証拠を得た (図1)。
  • 制限・修飾系を保有しない他の野外株の当該遺伝子領域との比較から,SsuDAT1I遺伝子の上流53bpから下流5bpまでが,プリン合成遺伝子purHとpurDの間に挿入されていることが判明した (図2)。
  • SsuDAT1I遺伝子の周辺には,転位因子や長い繰り返し配列も存在せず,本遺伝子が非相同的組換えにより,S. suisのゲノムに組み込まれたと考えられた。

成果の活用面・留意点

    SsuDAT1I遺伝子の特異な構造は,制限・修飾遺伝子の進化を考える上で重要な知見となる。また,転移因子も長い繰り返し配列もなくゲノムに挿入されたという塩基配列の特徴から,制限・修飾遺伝子がそれ自身で菌種間を水平伝播した可能性を示唆する重要な知見と考えられる。

具体的データ

図1 SsuDAT1l遺伝子領域の構造

図2 SsuDAT1l周辺領域の構造と比較

その他

  • 研究課題名:Streptococcus suisのゲノム構造の解明とプロテインプロファイルの作成
  • 予算区分:経常
  • 研究期間:平成12年度(平成12年～平成14年)
  • 発表論文等:1)J. Bacteriol. 183: 500-511 (2001)
    2)日本細菌学雑誌 55: p. 238 (2000)
    3)第9回Lancefieldレンサ球菌研究会講演要旨集 p. 17 (2000)