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豊島 快幸*; 高橋 明珠*; 田中 寿基*; 渡部 潤*; 茂木 喜信*; 山崎 達雄*; 濱田 涼子*; 岩下 和裕*; 佐藤 勝也; 鳴海 一成
Mutation Research; Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis, 740(1-2), p.43 - 49, 2012/12
被引用回数:18 パーセンタイル:48.99(Biotechnology & Applied Microbiology) is a fungus that is used widely in traditional Japanese fermentation industries. In this study, the lethal and mutagenic effects of different linear energy transfer (LET) radiation in freeze-dried conidia of
were investigated. The lethal effect, which was evaluated by a 90% lethal dose, was dependent on the LET value of the ionizing radiation. The most lethal ionizing radiation among that tested was
C
ion beams with an LET of 121 keV/
m. The
C
ion beams had a 3.6-times higher lethal effect than low-LET (0.2 keV/
m)
-rays. The mutagenic effect was evaluated by the frequency of selenate resistant mutants.
C
ion beams with an LET of 86 keV/
m were the most effective in inducing selenate resistance. The mutant frequency following exposure to
C
ion beams increased with an increase in dose and reached 3.47
10
at 700 Gy. In the dose range from 0 to 700 Gy,
C
ion beams were the second most effective in inducing selenate resistance, the mutant frequency of which reached a maximum peak (1.67
10
) at 400 Gy. To elucidate the characteristics of mutation induced by ionizing radiation, mutations in the sulphate permease gene (
) and ATP sulfurylase gene (
) loci, the loss of function of which results in a selenate resistant phenotype, were compared between
C
ion beams and
-rays. We detected all types of transversions and transitions. For frameshifts, the frequency of a +1 frameshift was the highest in all cases. Although the incidence of deletions
2 bp was generally low, deletions
20 bp were characteristic for
C
ion beams.
-rays had a tendency to generate mutants carrying a multitude of mutations in the same locus. Both forms of radiation also induced genome-wide large-scale mutations including chromosome rearrangements and large deletions.
豊島 快幸*; 茂木 喜信*; 岩下 和裕*; 鳴海 一成
発酵・醸造食品の最新技術と機能性,2, p.184 - 192, 2011/10
麹菌()は日本の産業にとって非常に重要な微生物であり、古くから醤油,味噌,清酒などのさまざまな日本の伝統的な食品に利用されている他、化成品・医療向けの酵素及び代謝産物が国際的に流通している。本研究では、麹菌の育種を目的として、イオンビーム照射や
線照射による麹菌への致死効果や変異効果を調べ、遺伝子やゲノムへ及ぼす影響についてゲノム情報をもとに調べることができた。これらの結果は植物などで報告されている例と似ており、従来の紫外線などの変異原に比べて、イオンビームや
線などの放射線がDNAの2本鎖を切断して変異を誘発しやすいことがわかった。
線はイオンビームに比べて複数の変異を誘発していた。これは
線の方が、細胞核への広範囲・ランダムな影響が大きいためと考えられた。一方、LETの大小にかかわらず、
線,イオンビームともに、大規模な染色体の構造変化が観察されたことから、付随変異を少なくし、特定の遺伝子欠損などを誘発したい場合にはできるだけ照射線量を減らしつつ、効果的な照射効果をもたらすような照射サンプル調製法を吟味することが必要であると思われる。また、大規模な遺伝子欠損を誘発するというイオンビームの特性は、遺伝子組換えなどに用いられるマーカー遺伝子の除去にも応用可能であった。今後は醸造にとって不要な遺伝子を取り除く手段の一つとしても期待される。
豊島 快幸*; 田中 寿基*; 渡部 潤*; 山崎 達夫*; 岩下 和裕*; 三上 重明*; 佐藤 勝也; 鳴海 一成
JAEA-Review 2009-041, JAEA Takasaki Annual Report 2008, P. 82, 2009/12
麹菌()は醤油,清酒,味噌などの醸造産業において利用される重要な微生物である。本研究で、麹菌育種の新しい手段としてイオンビームの利用を検討した結果、これまでに、染色体が大規模に欠失した変異株が見いだされ、イオンビーム照射により麹菌ゲノムの大規模な変異を生じさせることを確認している。今年度は、ゲノム構造の大きな変化が予想される株について、ゲノムウォーキングを行い、変異点の詳細な解析を行った。その結果、いずれの株についても染色体間組換えを示唆するシークエンスが得られた。パルスフィールドゲル電気泳動で、染色体の泳動パターンを調べたところ、変異株では親株に比べて、バンドバターンが大きく異なっていた。セレン酸耐性を司る
遺伝子領域に対するプローブDNAを用いて、サザンブロット解析を行った結果、異なる染色体にプローブシグナルが得られたことから、変異株では、
遺伝子の分断が生じていることが明らかになった。
大貫 敏彦; 尾崎 卓郎; 吉田 崇宏*; 坂本 文徳; 香西 直文; 若井 栄一; Francis, A. J.; 家藤 治幸*
Geochimica et Cosmochimica Acta, 69(22), p.5307 - 5316, 2005/11
被引用回数:48 パーセンタイル:67.96(Geochemistry & Geophysics)6価ウランの酵母細胞表面での鉱物化機構を濃集実験,分光学的分析,電子顕微鏡観察により解明した。ウランは細胞表面に吸着し、酵母細胞内から排出されるリンと接触することにより細胞表面でウラニルリン酸塩鉱物化することが明らかとなった。
坂本 文徳; 大貫 敏彦; 香西 直文; 若井 栄一; 藤井 力*; 家藤 治幸*; Francis, A. J.
Journal of Nuclear and Radiochemical Sciences, 6(1), p.99 - 101, 2005/07
微生物の生育に対するウラン(VI)の影響を明らかにするために、ウラン(VI)を含む培地で3種類の酵母の生育実験を行った。Hansenula fabianii J640は0.1mM濃度のウラン(VI)を含む液体培地で成育したが、Saccharomyces cerevisiaeは成長しなかった。H. fabianii J640は1mM濃度のウラン(VI)を含む培地では生育しないが、ウラン無しの培地で21時間前培養すると1mM濃度のウラン(VI)を含む培地でも生育した。前培養したH. fabianii J640では、液体培地中の放射能は110時間ほとんど同じで、その後減少していった。165時間経過後の前培養したH. fabianii J640の透過型電子顕微鏡解析で、ウラン(VI)が酵母細胞に蓄積していることを観察した。H. fabianii J640を前培養しないで1mM濃度のウラン(VI)を含む液体培地で培養したときは、液体培地中のウランの放射能は加えたウラン(VI)の放射能より低くなっている。以上の結果から、ウラン(VI)は酵母の成長を阻害し、酵母細胞によるウラン(VI)の吸着は酵母の代謝に依存していることが示唆された。
豊島 快幸*; 田中 寿基*; 赤川 巧*; 山崎 達雄*; 岩下 和裕*; 三上 重明*; 佐藤 勝也; 鳴海 一成
no journal, ,
イオンビーム照射は、従来のUV照射などに比べて高い変異率を示し、変異導入法として非常に有用である。しかし、ゲノム構造に及ぼす影響については、十分に明らかにされていない。本研究では、幅広い産業で利用されている麹菌にイオンビームを照射し、ゲノムワイドにその影響を見ることを目的とした。麹菌分生子にイオンビーム(C
, 300Gy
500Gy, 220MeV)を照射し、セレン酸耐性を指標に
及び
遺伝子に変異を有する株を選択した。得られた株のゲノムについてPCR解析及びサザン解析を行った結果、
及び
遺伝子領域に欠損あるいは転座などが生じていると考えられる変異株が見いだされた。さらに、麹菌フルゲノムアレイを用いて各遺伝子のコピー数の解析を行ったところ、大規模な領域欠損が起きていることが確認された。以上のことから、イオンビーム照射ではゲノム中に大規模な欠損変異の誘発が可能であり、従来法では得られなかった優良変異株の育種が可能と考えられる。
高橋 明珠*; 豊島 快幸*; 田中 寿基*; 渡部 潤*; 山崎 達雄*; 岩下 和裕*; 三上 重明*; 佐藤 勝也; 野澤 樹; 鳴海 一成
no journal, ,
麹菌は醤油・味噌・清酒などの発酵食品の製造に幅広く用いられており、より優れた形質を有する菌株が常に求められている。これまでにわれわれはイオンビームにおける麹菌ゲノムへの突然変異誘発特性を明らかにし、イオンビームが麹菌育種の変異原として有用であることを示してきた。本研究では、
線による突然変異誘発効果をイオンビームと比較し、
線照射が麹菌の変異原処理方法として有効かどうかを検討した。その結果、
線照射は麹菌においてイオンビームと同程度の変異率、及び大規模組換えを起こすことが可能であり、イオンビーム照射と同様に麹菌の育種のツールとして有用であると考えられた。しかし、
線照射では、多重変異がイオンビーム照射に比べて多いことから目的の場所以外へのランダム変異の可能性がイオンビームより高いことが示唆された。したがって、育種を行う際には、作業の煩雑さ,費用面、そして効果からその時々の使用目的にあった変異原を選択し、用いることが重要である。
豊島 快幸*; 田中 寿基*; 渡部 潤*; 山崎 達雄*; 岩下 和裕*; 三上 重明*; 佐藤 勝也; 野澤 樹; 鳴海 一成
no journal, ,
麹菌は醤油,清酒,味噌などの醸造産業において利用される重要な微生物である。われわれは、ターゲット遺伝子への塩基配列レベルの変異の解析や、大規模なゲノム変異など、イオンビーム照射が誘発する麹菌ゲノムの変異について詳細に解析し、イオンビームを利用した麹菌育種法の開発を目指した。さらに、取得した変異株を用いたパイロットスケールでの試醸を行い、イオンビーム照射を利用した麹菌育種への可能性を検討した。その結果、イオンビーム照射は、DNA配列の数塩基レベルの変異やゲノム構造の大規模な変異を生じさせるといった変異スペクトルの広い変異導入法であることが明らかとなった。また、イオンビーム照射によって、さまざまな変異株が取得できたことから、イオンビームは、麹菌の育種に有効な方法であることがわかった。
高橋 明珠*; 豊島 快幸*; 田中 寿基*; 渡部 潤*; 山崎 達雄*; 岩下 和裕*; 三上 重明*; 佐藤 勝也; 野澤 樹; 鳴海 一成
no journal, ,
これまでに、イオンビームによる麹菌ゲノムへの突然変異誘発の特性を明らかにし、イオンビームが麹菌育種の変異原として有用であることを示してきた。本研究では、線による突然変異誘発効果をイオンビームと比較し、
線照射が麹菌の変異原処理方法として有効かどうかを検討した。凍結乾燥した麹菌分生子に照射を行い、生存曲線を求めるとともに、セレン酸耐性を指標に
又は
遺伝子変異株を取得した。
線は生存率を0.1%まで低下させるために、イオンビーム照射に比べ高線量(1400Gy)が必要であり、変異率も1200Gyと高線量で極大を示した。また、突然変異の特性を調べたところ、ゲノムレベルで大規模組換えが起こる一方で、複数個所に点突然変異が非常に多いことが明らかになった。本発表では、これらの結果を踏まえ、
線及びイオンビームに誘発される突然変異の特性について考察する。
田中 寿基*; 豊島 快幸*; 赤川 巧*; 山崎 達雄*; 浦 哲二*; 岩下 和裕*; 三上 重明*; 佐藤 勝也; 鳴海 一成
no journal, ,
イオンビーム照射は従来のUV照射などに比べて高い変異率を示し、変異導入法として非常に有用である。しかし、ゲノム構造に及ぼす影響については十分に明らかにされていない。そこで本研究では、イオンビームが麹菌ゲノムに与える影響をサザン解析,パルスフィールド電気泳動(PFGE)及び麹菌GeneChipを用いた解析を行った。サザン解析によって選抜した変異株についてPFGEを行った結果、イオンビーム照射株の中に親株とは異なる泳動パターンを示す株が見いだされ、この変異株ではゲノムDNAに欠損が起きているものと予測された。麹菌の全遺伝子が搭載されている麹菌GeneChipを用いてCGH解析を行った結果、PFGEにおいて欠損が示唆された変異株において大規模な遺伝子の欠損(8番染色体末端部分の142個の遺伝子を含むおよそ340キロ塩基対)が生じていることが確認された。以上のことから、イオンビームを用いることによって麹菌ゲノム中に大規模な欠損変異を誘発可能であることが明らかとなった。
豊島 快幸*; 田中 寿基*; 渡部 潤*; 山崎 達雄*; 岩下 和裕*; 三上 重明*; 佐藤 勝也; 野澤 樹; 鳴海 一成
no journal, ,
麹菌()は醤油,清酒,味噌などの醸造産業において利用される重要な微生物である。われわれはイオンビーム照射によって、より醸造に特化した麹菌の育種について検討を行っている。イオンビームを生物に照射した場合、DNAの2本鎖切断などの損傷とそれに伴う変異が局所的に起こるといわれている。しかし、実際にそのような現象をゲノムレベルで明らかにしている例は少なく、麹菌へのイオンビーム照射の影響についても詳細な報告はなされていない。そこで、イオンビーム照射が誘発する麹菌ゲノムの変異について詳細な解析を行い、麹菌育種への応用について検討した。解析の結果、イオンビーム照射は、DNA配列の数塩基レベルの変異やゲノム構造の大規模な変異を生じさせるといった変異スペクトルの広い変異導入法であることが明らかとなった。
豊島 快幸*; 田中 寿基*; 渡部 潤*; 茂木 喜信*; 山崎 達雄*; 岩下 和裕*; 三上 重明*; 佐藤 勝也; 鳴海 一成
no journal, ,
麹菌は日本の産業にとって非常に重要な微生物であり、古くから醤油,味噌,清酒などのさまざまな食品への利用の他、化成品・医療向けの酵素及び代謝産物などにも利用されている。このように、さまざまな産業応用の事例がある一方で、麹菌は有性生活環を持たないことや、多核であることなどから、古典的遺伝解析が適用できず、遺伝的育種改良が遅れていた。一方、イオンビームは突然変異誘発方法として有用な技術であり、線に比べ、遺伝子への変異誘発効果が高く、変異スペクトルもさまざまであり、今まで得られなかった変異株の取得が可能であるという報告がなされている。そのため、麹菌へのイオンビーム照射の影響や遺伝子の変異スペクトルの解析を行い、イオンビーム照射が麹菌ゲノム構造に与える影響を解析した。その結果、麹菌への最適なイオンビーム照射条件が見いだされ、麹菌においても植物で報告されているような大規模な遺伝子の欠損や構造変化の誘発が可能であることが明らかになり、イオンビームを用いて大規模な変異を指標にスクリーニングを行う新しい麹菌育種法が確立できた。
田中 寿基*; 豊島 快幸*; 渡部 潤*; 山崎 達雄*; 岩下 和裕*; 三上 重明*; 野澤 樹; 佐藤 勝也; 鳴海 一成
no journal, ,
イオンビームはUV照射等に比べて高い変異率を示し、さらに染色体の大規模欠損を生じうることから、麹菌育種のツールとして有用と考えられる。本研究では、異なる線量での照射によって得られた麹菌変異株について、その変異スペクトル解析を行った。さまざまな線量のイオンビームを照射した麹菌分生子より、セレン酸耐性を指標に又は
遺伝子変異株を取得し、そのゲノムDNAを調整した。PCRにより
又は
を含む領域の増幅を試みた結果、高い変異率を示すことが以前に確認された300から500Gyにおいて、PCR産物の増幅が認められない株が多く見られ、染色体の大規模欠損や再構成が起きていると示唆された。増幅が認められた株について、PCR産物のシークエンス解析を行った結果、変異株の取得できたいずれの線量においても欠失,挿入,塩基置換等の変異が、
及び
領域のランダムな位置に生じており、さまざまな線量のイオンビームを照射することで、異なるタイプの変異株が創出できると考えられた。
豊島 快幸*; 田中 寿基*; 渡部 潤*; 山崎 達雄*; 岩下 和裕*; 三上 重明*; 佐藤 勝也; 鳴海 一成
no journal, ,
イオンビーム照射は、従来のUV照射などに比べて高い変異率を示し、変異導入法として非常に有用である。演者らは昨年度の本大会において、イオンビーム照射により麹菌ゲノムに大規模な領域欠損を誘発することを報告した。そこで、さらにイオンビーム照射が麹菌ゲノム構造へ与える影響を解析するため、変異点の解析を行った。イオンビーム照射により得られた麹菌セレン酸耐性株において、サザン解析を行った結果、遺伝子に大規模な構造変化が生じている株が見いだされた。これらのうち3株について、変異点をゲノムウォーキングにより解析したところ、いずれも異なる染色体のDNA配列と連結しており、染色体間の組換えが示唆された。そこで、パルスフィールド電気泳動により染色体パターンを観察し、サザン解析を行った結果、染色体組換えが生じていることが確認された。このことからイオンビームは麹菌染色体の再編成を誘発することが明らかとなった。