シアノバクテリアのゲノムプロジェクト

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Synechocystis sp. PCC 6803をはじめとして、続々とシアノバクテリアのゲノムプロジェクトが進行している。その理由は、

  1. 原核生物で、ゲノムサイズが比較的小さい (2〜10? Mb) *真核藻類や下等植物、高等植物の多くはゲノムサイズが非常に大きい、とくに真核藻類の核ゲノムはGC含量が高い、などゲノム解析に不向き。
  2. 単細胞or多細胞(糸状性、分枝状性)、窒素固定型(ヘテロシスト分化型or非分化型)、好熱性、非酸素発生型光合成、海洋性...など多様である。
  3. 形質転換などの遺伝子操作がやりやすく、ポストゲノムとして、機能解析が可能なものが多い。

 →解説シアノバクテリアとは? 資料:シアノバクテリアの分子系統樹



全ゲノム解析が終了した種

種名 解析組織 特徴
Synechocystis sp. PCC 6803 日・かずさ Kaneko et al. (1996) DNA Res 3: 109-136.
3,573,470 bp
 プラスミド7種
単細胞性球菌(淡水性)
通性光独立栄養増殖(グルコース利用)
自然形質転換型
Twitching運動性+走光性
Thermosynechococcus elongatus BP-1 日・かずさ Nakamura et al. (2002) DNA Res. 9: 123-130.
2,593,857 bp プラスミドなし
単細胞性桿菌(淡水性)
自然形質転換可能
好熱性(生育至適温度:57℃)
Anabaena sp. PCC 7120 日・かずさ Kaneko et al. (2001) DNA Res. 8:205-213.
Ohmori et al. (2001) DNA Res. 8: 271-284.
6,413,771 bp
 プラスミド6種
非分枝型糸状性球菌(淡水性)
窒素固定型=ヘテロシスト形成
絶対光独立栄養増殖 非運動性?
接合による形質転換可
Gloeobacter violaceus PCC 7421 日・かずさ Nakamura et al. (2003) DNA Res. 10:137-45.
4,659,019 bp プラスミドなし
チラコイド膜をもたず、細胞膜で光合成をする
系統的にもっとも古く分岐
絶対光独立栄養増殖
形質転換不明
Synechococcus sp. PCC 6301 日・名古屋大 約2.7 Mb
単細胞性桿菌(淡水性)
絶対光独立栄養増殖
接合による形質転換可
生化学研究に適している
Prochlorococcus marinus MED4 米・JGI Rocap et al. (2003) Nature. 424:1042-7
1,657,990 bp
ジビニルクロロフィルa/bをもつ海洋性シアノバクテリア
強光適応型、貧栄養増殖型(oligotrophic)
海洋に広く分布し、生態学的に重要
形質転換は困難?
原緑藻(Prochlorophyte)として、独立させる意見もあるが、分子系統的には、シアノバクテリアの一種である。
Prochlorococcus marinus MIT9313 米・JGI Rocap et al. (2003) Nature. 424:1042-7
2,410,873 bp 弱光適応型
Synechococcus sp. strain WH8102 米・JGI Palenik et al. (2003) Nature. 424:1037-42.
2,434,428 bp
Prochlorococcus marinusと近縁の海洋性シアノバクテリア
swimming運動性
形質転換可能
Prochlorococcus marinus SS120 仏・Genoscope Dufresne et al. (2003) Proc Natl Acad Sci U S A. 100:10020-5.
1,751,080 bp 弱光適応型

進行中(draft search可)

種名 解析組織 特徴
Anabaena variabilis ATCC 29413 米・JGI 非分枝型糸状性球菌
窒素固定型=ヘテロシスト形成
接合による形質転換可
Nostoc punctiforme ATCC29133 米・JGI 約9 Mb  PCC 73102由来
非分枝型糸状性球菌
窒素固定型=ヘテロシスト形成
通性光独立栄養増殖(グルコース、スクロース、フルクトース利用)
Akinete(休眠胞子)、ホルモゴニア(連鎖体)を形成
gliding運動性(ホルモゴニア)
ソテツ(裸子植物)などと共生、水素発生能
酸性・嫌気・低温耐性
Trichodesmium erythraeum IMS 101 米・JGI 糸状性球菌
海洋性
窒素固定型=ヘテロシスト非形成
Crocosphaera watsonii strain WH8501 米・JGI 単細胞性球菌
分化せずに窒素固定
Synechococcus sp. PCC 7942 米・JGI 単細胞性桿菌
約2.7 Mb、淡水性
絶対光独立栄養増殖
形質転換型
遺伝子破壊、外来遺伝子の発現、生化学研究に適している。
Synechococcus sp. PCC 7002 米・ペンシルベニア州立大 約2.7 Mb 単細胞性、汽水性?
通性光独立栄養(グリセロール)
自然形質転換型
他のSynechococcus とは系統的に離れている。

進行中(draft search不可)

種名 解析組織 特徴
Spirulina (Arthrospira) platensis 中国・BGI 約5.4 Mb 好アルカリ性
絶対光独立栄養増殖
形質転換はまだ成功していない。
Microcystis sp. PCC 7806 仏・パスツール研究所 約3.15 Mb 淡水性
いわゆる「アオコ」の原因生物。
Aphanothece halophytica 日・名城大 好アルカリ性


[関連する光合成生物のゲノムプロジェクト]

1.光合成古細菌 Halobacterium NRC-1       2,571,010 bp    好塩古細菌
    Thorsson et al. (2000) Pro. Natl. Acad. Sci. USA 97: 12176-12181.

2.光合成細菌  Chloroflexus aurantiacus J-10-fl 5 Mb       緑色非イオウ細菌

         Chlorobium tepidum TLS    2,154,946 bp 緑色イオウ細菌

          (Eisen et al. (2002) Pro. Natl. Acad. Sci. USA 99: 9509-9514)

         Heliobacillus mobilus      4.2 Mb (4500ORFs)完了、非公開
         Thermochromatium tepidum MC ATCC 43061
         Rhodopseudomonas palustris  5,497,712 bp    紅色非イオウ細菌
         Rhodobacter sphaeroides    4.34 Mb       紅色非イオウ細菌
         Rhodobacter capsulatus     3.7 Mb       紅色非イオウ細菌
         Rhodopseudomonas gelatinosus   

3.藻類     Cyanidioschyzon merolae      16,520,305 bp   紅藻
          (Matsuzaki et al. (2004) Nature 428: 653-657)

         Chlamydomonas reinhardtii  cDNAプロジェクト  緑藻

4.植物     Arabidopsis thaliana (シロイヌナズナ) 100 Mb(2000年完了)
         
Oryza sativa (イネ)           430 Mb
         
Lotus japonicum (ミヤコグサ)



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