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(2) (246). 生. と枯草 菌 の一 種B.. 物. 物. 理. Vol. 10 No.6. (1970). subtilis 168株 の フ ァー ジPBSX,. π お よび μ く らい で あろ う.ま. た これ まで の研究 の. 多 くは 電子 顕 微鏡 によ る粒 子 の形 態 の 同定 お よび 粒子 に含 まれ るDNAの. 物 理 化学 的 測定 が主 な もので 粒 子. の生 成 機 構 に関 す る研 究 は少 な くまた バ ク テ リオ シ ン で 詳細 に行 なわ れ て い るよ うな作用 機 作 に関 す る研 究 は皆 無で あ る. 著者 らは枯 草 菌B. subtilis 168株 を マ イ トマイ シ ン C処 理 した と き生 産 され る不 完全 フ ァー ジ粒子 に つ い て その生 成 機 構 と粒 子 中 に含 ま れ るDNA分. 子 の 物理. 化学 的 お よび 遺伝 的構 造 を詳 細 に研究 した10〜12).そ の結 果 この粒 子 は完 全 フ ァー ジ とバ クテ リオ シンの 中間 的存 在 と して位 置づ け られ るば か りで な く,溶 原性 フ ァー ジの誘 発 現 象 とは異 な る全 く新 しい機 構 によ り誘 発生. 図1.. マ イ トマ イ シ ン処 理 に よ る溶 菌. 成 され る ことを 見 出 した.こ の よ うな不完 全 フ ァー ジ の 研究 は細 胞 内 に存 在す る溶原 性 因子 また は細 胞 質 内 の独立 遺 伝 子 の形質 発 現 および 自己増 殖 と細 胞 自身 の DNA合. 成 との相 関 関係 を 理解 す る上 に極 めて 重要 な. 材 料 で あ る と考え られ る.こ の よ うな観 点か ら著者 ら の研 究 を紹 介 しなが ら問題 点 を明 らか に した い と思 う. なおB.. る.細 胞 濃 度 が増 加 した り生育 速 度 が遅 い 合成 培地 で. subtilis 168株 の不 完 全 フ ァー ジ粒 子 はす. で にMarmurら. はPBSHの. moto13)らによ り報 告 され て い るが著 者 らがPBSHに. 産 生 は10〜5%以. 下 か ま たは全 く起 こ ら. な い.. に 発 見 さ れ8),そ の 生 成 機 構 はOka‑. つ. これは この不 完全 フ ァー ジの産 生 に最 も特徴 的な こ. い て得 られ た結果 と部 分 的 には よ く一致 して い る.し. とで あ り,溶 原性 フ ァー ジの誘 発 現 象 と異 な り細 菌 の. た が ってPBSHはMarmurら. DNA合. のPBSXと. 同一 か あ. 成 速 度 に完 全 に依 存 してい る.チ. るい は極 め て類 似 した不 完全 フ ァー ジ様粒 子 で あ る と. 態,uv照. 考 え られ る.. 効 率 が悪 くMCの. 射,5‑ブ. ロモ ウ ラ シル 処 理 等 に よ る誘発 は 場 合 の5〜10%以. 溶 菌 液を80,000g, II PBSH粒. 不 完全 フ ァー ジ粒 子PBSHの. 誘発. 維状 のflagellaの 他 に数 多 くの 構 造体 が 観察 され る.. 紫外 線 照射 や チ ミン要 求菌 を チ ミン欠 乏状 態 で培 養 す. 完 全な フ ァー ジ様粒 子(P),フ. る と き誘 発 され るが マイ トマイ シ ンC. お よび フ ァー ジ頭 様 粒子(HH)が. よ り最 も効果 的 に産 生 され る.図1にB. の種 々の 変 異株 とW23株. を4μg/mlのMC処. 理に. subtilis 168. 受性 で あ りW23は. ァー ジ尾 様 粒子(T), 存 在 す る.頭 様 粒. 子 の あ る もの はflagellaに 結 合 して い るよ うにみ え る. 理 によ. (H).. る溶菌 状 態 を示 した.突 然変 異 株 の 中で は チ ミン要 求 菌 が最 もMC感. 下 で あ る.. 60分 の遠 心 分離 で 濃縮 した もの. を電 子顕 微 鏡 で観 察 す る と図2の よ うで ある.長 い繊. 子 の 産生 は溶原 性 フ ァー ジの産生 と同 様 に. (MC)処. ミン欠 乏 状. 濃縮 した 溶菌 液 を比 重1.30g/ccのCsCl中. で 平衡. 沈降 させ る とい くつ か の帯 状 に分 離 され る.各 々の 画. この 濃度 のMCで. は 溶菌 され な い.こ の23株 は168株 の近縁 の株 で あ る. 分 を 電子 顕 微 鏡 で観 察 し同定 す る こ とがで き る.こ の. が,い か な る方 法 で もPBSHを. 方法 で 図2で 観 察 され た完 全 フ ァー ジ粒子 は均一 な比. べ るよ うにW23はPBSHの PBSH遺 MC感. 産 生 しない.後. に述. 殺 菌 作 用 を 受 け るか ら. 重(1.375)の フ ァー ジ粒 子 と して 精製 され る(図3A).. 伝 子 を 持 って い ない 株 で あ る と考 え られ る.. また図2の 尾 と頭 は 比重1.29〜1.32に 濃 縮 され るが形. 受 性菌168LTTを. 態 的 にみ て 完全 フ ァー ジ粒子 の尾 と頭 の部 分 と全 く同 一 で あ る(図3B) .こ の こと は尾 と頭 の ア ミノ酸組. す な わ ちPBSHの. 用 いて もMCに. よ る溶菌. 産 生 を起 こす条 件 は 極 め て 限 られ. て お り生 育 速 度 の速 い非 合成 培地 で対 数期 の 初 期,細 胞 数 が,2×107/ml以. 成 の分析 に よ って も裏付 け られて い る. これ らの こ とか らB. subtilis168LTTはMC処. 下 の状 態 の みで 有効 に産 生 され 2. 理.
(3) 枯 草 菌(Bacillus. 図2.. 粗 濃 縮 溶 菌 液 の 電 子 顕 微 鏡 図(negative. subtilis)の. (247). 不 完 全 フ ァー ジ. staining) 図3.. A). 図.(2と. 精 製 フ ァ ー ジPBSH粒. 同 様 のnagative. staining). 子 の電 子 顕 微 鏡 B). 精 製 フ ァー. ジPBSHの. 尾 と 空 の 頭 部 の 電 子 顕 微 鏡 図(図2と. のnegative. staining)(文. によ って一 種 類 の フ ァー ジ様粒 子を 産生 す るが同 時 に. 表1.. PBSH粒. 献 番 号10よ. 同 様. り 引 用.). 子の大きさ. 不 完全 な尾 およ び頭 部 の粒 子を フ ァー ジと ほぼ 同量細 胞 内 に蓄積 して い る ことが 明 らかで ある.こ れ らの不 完 全粒 子 は完 全粒 子 が取 り扱 い中 に破 か い され た もの か どうか決 定 的 な証拠 はな いが後 述 す る生 成 機構 か ら 考 えて過 剰 に生 産 され完 成 され て いな い粒 子 で あ る と 考 え られ る. III フ ァー ジPBSH粒 A). 物理 化 学 的性 質. は1.375g/mlで. 子 とそ のDNAの CsCl中 のPBSH粒. あ り粒子 中 のDNAの. 子の比重. 比重 は1.705g. /mlで あ る.こ れ らか らフ ァー ジのDNA含 量 比で16.5%と 計 算 され る.表1に. 性質. 精製 した フ ァー ジ粒子 の 尾 の ア ミノ酸 組 成 は表2に 示 す 通 りで精 製flagellaの. 量 は重. 示 す粒 子 の大 き さ. か らフ ァー ジ粒 子 の容 積 は81×10‑18cm3で あ り,比 重. 白の起 原 を考 え る上 に興 味 深 い事 実 で あ る.. 1.375か ら計 算 す る と粒 子 の分 子 量 は67.5×106 dalton. したが ってDNAの. く一 致 す る(表3参. フ ァー ジ粒子 か らフ ェノ ール 法 で 抽 出 精 製 され た DNAは. 分 子量 は11.1×106 daltonと 期待. され る.こ れ は実測 値12.35×106. 蛋 白 の ア ミノ酸 と極 めて. 類 似 の組 成を 示 す こ とが分 か る.こ の こは フ ァー ジ蛋. 表3に 示 す よ うな物 理 化学 的性質 を 持 って い. る.分 子 量 は0.2M. daltonと 比 較 的 よ. NaCl中. の沈 降速 度 とCsCl中. zonal沈 降 に よ って 求 め られ たが,い. 照). 3. の. ず れ の場 合 も極.
(4) (248). 生. 表2.. PBSH. 物. 物. Vol. 10 No.6. 理. (1970). TailとFlagellaの 蛋 白 質 の ア ミノ 酸 組 成. 表3.. PBSHお. よびPBSH. DNAの. 物理 的諸 性質. 図4.. PBSH. DNAの. 電子顕微鏡図. めて 明 瞭 な境 界 を示 し分 子 の均 一性 を 示 して い る.変 性DNAも. 同様 に均一 な 分布 を 示 し分 子量 は約1/2であ. る.し た が って このDNA分 重鎖DNAで. 子 は一 重 鎖 切断 の な い二. あ る.電 子 顕 微鏡 によ る観 察で は 円形構. 造 は認 め られ な か った(図4参. これ ま で に発見 され た フ ァー ジはThomasに そ のDNAの. B) のB.. 照).. 生 物 的活 性. い.PBSH粒. よ って. 大 きさお よ び形 態 的 に分 類 されて い るが. PBSH粒. 子 は調 べ られ た 限 り種 々. subtilisに 対 し感染 力 な くplaqueを 子 を生 成 しない 株W23に. 作 用 を示 す が,PBSH生. 形 成 しな. は 吸着 し殺 菌. 産菌 には 作用 しない.こ. の. 分 子 量10×106 dalton前 後 の フ ァー ジは 発見 され てお. ことは 溶原 菌 が 同種 フ ァー ジ に対 して 示 す耐 性,ま た. らずPBSHお. はバ クテ リオ シ ン産 生菌 が 同種 バ クテ リオ シ ンに対 す. よ びBacillus licheniformisの. 同様 の14). 不 完 全 フ ァー ジ粒子 が そ の空 間を 埋 め る もの と して注. る耐性 と同 じ現 象 の免 疫 性(immunity)に. 目 に値 す る.. と考 え られ て い たがPBSX生. 最 近Mazmurら. はPBSH. 5'‑末端 はdGとdTで. DNAの. 末 端塩 基 を分 析 し. 産菌 はPBSX粒. よ る もの 子を全. く吸着 しない ことがわ か ってお り,免 疫性 以 前 に生 産. あ るこ とを報 告 して い る27).. 菌 はPBSXを 4. 吸着 す る受 容 体 を 欠 くか変 異 した耐 性.
(5) 枯 草 菌(Bacillus. subtilis)の. 菌 で あ る と考 え る方 が適 当で あ ろ う. "killer particle"と して のPBSHの. (249). 不完 全 溶 原 フ ァー ジ. IV. PBSH粒. 子 の生 成機 構.. 性 質 は まだ全 く A). 研究 され てお らず その 作用 機 作 はバ クテ リオ シ ン,フ. 枯 草菌 のDNAと. その 複製 機 構.PBSH粒. 子. ァー ジ ゴー ス トの作 用 との 比較 にお いて興 味 深 い課 題. の生 成機 構 を説 明 す る前 に それ と密 接 な 関連 の あ る菌. で あ る と思 わ れ る.. 体 のDNAと. 野 性 型 の菌 か ら得 たPBSH粒 あ るB.. 子 をPBSH産. そ の複 製機 構 につ い て簡 単 に述べ た い.. 枯 草菌 は通 常2個 の核 を 持 って お り各 々 の 核 当 り の. 生株で. DNA量. subtilis 168の 種 々 の 栄 養 要求 菌 と適 当な条. は5×10‑9μgで あ る.い いか え れば も し染 色. 件 下 で 混ぜ ると菌 の多 くの遺 伝 形質 を 野性 型 に転 換 す. 体 が一 分 子 のDNAか. る こ とがで き る.こ の現 象 は当 初不 完 全 フ ァー ジ粒子. 量 は3×109. に よ る形 質導 入(transduction)で. る研究 で は少 な くと も1/2以上 の大 き さの分 子 が検 出さ. あ ると考 え られ た. らで きて い る とす る とそ の分 子. daltonで あ る.オ ー トラジオ グ ラムに よ. が,後 に フ ァー ジ粒子 が 細菌 表 面 に全 く吸着 しない こ. れ て お り17),生 化 学 的 また は遺 伝 的 に もDNAの. とか ら考 え る と真 の形質 導 入 で はな く,粒 子 中 のDN. 造 を支 持 す る結果 が報 告 され て い る18)か ら枯草 菌 の染色. Aが 一担 粒子 か ら分 離 したの ち細 胞 の 中 に と りこま れ. 体 は一 個 の連 続 したDNA分. る形質 転 換反 応 に よ る もの と考 え られ る.こ れ は 反応. 思わ れ る.. が菌 の"competence"の またDNA. 状 態 に完 全 に依 存 す る こ と,. この 巨大DNA分. PBSH. 子 はつ ね に一定 の点(複 製 起 点). 複製 終点)で 終了 す る.こ の よ うな複 製 方法 を 逐 次 的. DNAに DNAに. 子 で あ ると考 え て よい と. か らは じま り一定 の方 向 に順 に複 製 され て一 定 の点(. aseに よ り阻止 され る こ とに よ って も裏 付. け られて い る.. PBSH. 円形 構. よ って 形質 転 換 が 起 こ る こ と は 細 菌のDNAが. 示 してい る.temperateフ. な って い る と遺 伝 子 の染 色 体上 の位 置 と集団 全 体 の遺. ァー ジは λ のよ うに菌 の特. 伝 子 の頻 度 の 間 に一 定 の関係 が 成 立す る.い ま染色 体. 殊 な遺 伝子 を フ ァー ジDNA中 cialized transducer)と む もの(generalized. 複製 とよぶ19).対 数 増殖 期 の細 胞 集 団が 逐 次 的複 製 を行. 含 ま れて い る こ とを. の長 さを1と し複 製起 点 を0,終. に取 り込 む もの(Spe‑. 菌 の遺 伝 子 を 無差 別 に 取 り込. transducer)が知. か らx(0≦x≦1)の G(X)=21‑Xで. られて い る.. 点 を1と す る.起 点. 位 置 にあ る遺 伝子Xの 頻度 は. あ る.対 数増 殖 期 の菌 集団 か らDNA. E. coliの フ ァー ジP1あ るい はB. subtilisの フ ァ ー ジPBS1ら は後 者 の フ ァー ジ に属 す るが これ らは感. を 抽 出 し各 々 の遺伝 子 頻 度を 測定 す る と この 函 数か ら. 染性 の フ ァー ジ粒子 と非 感染 性 で形 質 導入 性 を示 す フ. 枯 草菌 の染 色体 地 図 は この よ うな方 法 で作 られ た もの. ァー ジ に分離 す る ことが で き る15)16).. で あ る.複 製 の順 か ら決 定 され た配 列 に は その 後 の研. PBSHは. 各 々 の遺 伝子 の染色 体 上 の位 置 が決 定 され る.図5の. 究 でPBS. 多 くの 形質 を 転 換 す る ことが で き るか ら. 1に よる形 質導 入 に よ って 決定 され た配 列. generalized transducerに 相 当す る.そ こでPBSH粒. とよ く一致 す る ことが示 され て い る.起 点 に最 も近 い. 子 の中 でPBSH遺. 遺 伝子 はadenine‑16,終. 体DNAを. 伝子 を 持つ フ ァー ジ粒子 と 他 の菌. 持 つ粒子 をCsCl中. の比 重 の差 で分 離 す る. ことを試 み た が粒 子全 体 に つ いて もまたDNAに. つい. 点 に近 い 遺 伝子 はmethio‑. nineとisoleucineで. あ る.し. はade‑16とmetの. 比 はほ ぼ2に 等 しい.. たが って対 数増 殖 期 に. て も比 重 は極 めて 均一 で あ り異 な る成 分 に分 け る こと は成 功 しなか った.た だPBSH粒 を示 さない た め も しPBSH粒. 子 の 場 合 は 感 染性 子 中極 く小 量 がPBSH. 遺 伝子 を 含 む真 の フ ァー ジ粒 子 で あ って も検 出は極 め て 困難 で あ る. さてPBSHは. この よ うに菌 体DNAを. 無 差別 に と. り込 んで い るが 形質 転換 の頻 度 は形 質 に よ り異 な って お り特 に菌 体 染 色体 の複 製 起 点 に近 い遺 伝 子 で あ る. 図5.. adenine‑16の み が異 常 に 高頻 度 に含 まれ る こ とが 明 か に な った.この こ とはPBSH生. 成 機構 お よ び菌 体DNA. 合 成 との 関係 を解 明 す る上 に重 要 な事 実 で あ るの で項 を改 め て説 明 したい. 5. B, Subtilis. 168株 の 遺 伝 子 地 図.
(6) (250). 生. 物. 物. Vol. 10 No.6. 理. 枯 草 菌 は通 常 の グル コー ス,ア ミノ酸 合成 培 地 で は. B). 染色 体 当 り唯一 個 の複 製 点で 合成 され る.と ころが さ. PBSH. らに生 育速 度 の速 い非 合成 培 地 中で は染 色 体 当 り複製. で い るが,そ. 点が3個 以上 で 複製 が 起こ るこ とが 知 られ て いる20).. が異 常 に高 頻 度 に含 ま れて い る.MC処. この と きの複 製様 式 は 図6に 示 す ような 多分 岐複 製. 遺伝 子 頻 度.. (1970). PBSH. DNAの. DNAは. 菌 体染 色 体上 の 多 くの遺伝 形 質 を含 ん. 前 述 の よ うに. の頻 度 は 図7に 示す よ うにade‑16の. 集団 のade‑16/metは4.7で. み. 理 直 前 の細 胞. あ った.こ の集 団 は対 数. で あ る.多 分 岐 複製 の染 色体 中 の染 色 体の遺 伝 子頻 度. 増殖 期 に あ った か らG(X)=2n(1‑X)か. はG(X)n=2n(1‑X)で. 求 め られ る.す なわ ち この条件 で は平 均 して染 色 体 当. 表 わ され る21).(こ こでnは 同一. らn=2.23が. 染色 体 で 同 時 に起 こ って い る複 製 サイ クル の数 を 表 わ. り2.23サ イ クル の 同時 合成 が起 こって い る ことを 示 し. す)ま た起 点 と終点 の 遺伝 子 の比(ade‑16/met)は2n. て い る.. で あ る.こ の こ とか ら逆 に対 数増 殖 期 に あ る菌 集 団 の DNAのade‑16/metを. G(X)=22.23(1‑X)か. 測定 す る こ とに よ って複 製 中. らす で に染 色 体上 の位 置が 決定. され てい るcysteine‑14以. 下6個 の遺 伝 子 の頻 度 を求. の染 色 体 の枝 分 か れ の数 すな わ ち複 製 点の 数を 求 め る. め る こ とがで きる.こ の計 算 値 と実 測 されたPBSH. ことが 可能 で あ る.. DNAの. 遺 伝子 頻 度を 比 較 す る と 図7に. 示 す よ うに. ade‑16を 除 く他 の遺 伝子 は理論 値 とよ く一致 して い る. この こ とか らade‑16を. のぞ く他 の遺 伝 子 は無 差別 に. 一定 の 割合 で フ ァー ジ粒 子 に と り こまれ る もの と考 え られ る.一 方ade‑16は. フ ァー ジ粒 子 中 にMC処. 理. 前 の約5〜10倍 濃 縮 されて お り,こ の変 化 はMC処 理を してか ら溶菌 す る まで の細胞 内のDNAの. 存 在状. 態 の変 化 に求 め な けれ ばな らない.. 図6.. 多分 岐複 製 の分 子 モ デ ル 図7.. C) 以上 述 べ たよ うに枯草 菌 は逐 次 的 にDNAを 特 定 の起 点 と終点 を 持 って いる.さ. MC処. PBSH. DNA中. に含 ま れ る遺 伝 子. 理 細 菌 に よ るDNA合. の細 菌 集団 を4μg/mlのMCで15分,37℃. 複製 し. らに形 質 転換 によ. 成. 対数 増 殖 期 で処 理 し. 濾過 洗 浄 して 再 び新 鮮 な培 地 中 で振盪 す る と約90分 増. り容易 に起 点 と終 点 の遺 伝 子頻 度 を 測定 す る ことが で. 殖 後 溶菌 しPBSHを. き る.こ れ らの こ とは細 胞 のDNA合. 細 胞 内のDNA合. 成 機 構 とそ の制. 放 出す る.こ の間 種 々の 方 法 で 成 を追 跡 す る こ とが で き る.. 処 理後 蛋 白質 およ びRNAの. 御 を解 明 す る上 に極 め て有 利 な方 法 で あ る. 6. MC. 合 成 は ほ とん ど正 常 に起.
(7) 枯 草 菌(Bacillus. subtilis)の. (251). 不 完 全 溶 原 フ ァー ジ. こるが 細胞 分 裂 はい ち じる しく阻 害 され,細 菌 は長 い filament状 にな る.一 方 溶 菌直 前 までDNA合 継続 し全量 で150〜200%増 DNAの. 約30%はMC処. り70%はMC処. 成は. 加 す る.フ ァー ジ粒 子 中 の 理 以前 の菌 体DNAか. 理 後 に合成 され るDNAが. れ る.ま た菌 体DNA全. ら,残 と り こま. 体 の約30〜40%がPBSH粒. 子 中 に回 収 され て い る.し たが ってade‑16の 処 理後 に合成 され るDNAに. 増加 は. よ る もの と思 わ れ る.こ. の点を 明 らか にす るに は処 理 後の 細菌 内DNA合. 成を. 前 述 の遺 伝子 頻 度 を測 定 す る方 法 で解 析 しな けれ ば な らない.図8, MC添. 9,に. この よ うな実 験 の結 果 を示 す.. 加 後約80分 溶 菌 は起 こ らな いか ら60分 まで は菌. 体 内DNAを. 抽 出す る こ とがで きる.85分 の 標 品 はす. で に溶 菌 が起 こ って い るか ら主 と してPBSH 考 えて よ い.抽 出 したDNAは. DNAと 図8.. 精製 し形 質 転換 反 応 に. MC処. 理 細 菌 に よ るDNA合. 成:菌. のgrowth,. lysisとsampling.. よ り種 々遺 伝形 質 の頻 度 を測 定 す る.測 定 値 は各 々 の 遺伝 子 の形 質 転換 率 の差 を 補正 しな けれ ばな らない の で 同時 に胞 子DNAに. よ る形 質 転換 を 測定 しそ の遺伝. 子 頻度 で補 正 され る.補 正 され た値 をMC処 時 間 に対 してplotと か な よ うにMC処. 理後の. した のが 図9で あ る.図 で明 ら 理 後ade‑16/metの. みが 変化 し他. の遺伝 形質 の頻度 は全 く変 化 しな い.ま た フ ァー ジ粒 子 中 のDNAのade‑16/metの. 値 は 細胞 内DNAの. 頻 度変 化 の延 長上 に求 め られ る値 とよ く一致 す る.こ の こ とか らPBSH. DNAのade‑16の. 選 択 的な 増 加. は フ ァー ジ粒 子形 成 の ときに突 然 起 こる もので は な く MC処. 理 後細 胞 内 で徐 々 に変 化 した結果 で あ る と考 え. られ る. ade‑16の 頻 度 を選 択 的 に変 化 させ る原 因 は種 々 の 可 能 性 が あ る.第 一 はMCの. 直接 的 作用 に よ って 遺伝. 形 質 の形 質転 換能 が 失 活 され る ことが知 られ てい るが 何 らかの 理 由でade‑16の 能 性 であ る.MCの. みが 失 活 さ れ な い と云 う可. 処 理 に よ る形 質 転換 能 の 減少 は全. 体 の50%以 下 で あ り,ade‑16の. 増 加 はMCを. 除去 し. 図9.. MC処. 理 細菌 に よるDNA合. 成.. た後 徐々 に起 こ る ことか ら考 え る と この よ うな可 能性 は少 ない.さ らに この 可能 性 は次 に述 べ る5‑ブ ロモ ウ ラシル(5‑Bu)を. 用 い た実 験 で直 接 的 に否 定す る こと. が で き る. ade‑16がMC処. 他 に塩 基類 を 添加 しな けれ ば な らな い ので この よ うな 理 後新 しく合 成 され た ものか ど う. か を調べ るに は新 し く合 成 され たDNAを 元 素 で標 識 し元のDNAか. 菌で あ る ことを 利用 して塩 基 添加 合 成 培地 で15分MC 処 理を 行 な い洗 浄 後5‑Buを. ら分離 す る ことに よ って 可. 能 で あ る.比 重 の重 い元 素 と して は,N15, が 使 われ るがPBSHの. 同位 元 素 は使 用 で きな い.そ こで この 菌 が チ ミン要 求. 重 い比 重 の. DNAの. H2, C13等. チ ミンを5‑Buで. 図10に 示 す よ うに5‑Buで. 生 産 の よ うな場 合 は生 育 速 度. 加 え新 らし く合 成 され る 置換 す る ことを試 み た. 置 き換 え る と時 間 的 には. 約30分 遅 れ るが 対 照 と同 様 に溶 菌 を起 こ しPBSHを. を 早 くす る必要 が あ り合成 培 地 で は ア ミノ酸 混合 物 の 7.
(8) (252). 生. 放 出す る.し か し合 成培 地 で はDNA合 培地 の1/2以下 で あ りさ らに5‑Bu存. 物. 成量 は非 合 成. 値も. 在 下で は2倍 に増. 加 す る にす ぎない.し たが ってade‑16/metの. Vol. 10 No.6. 理. DNAの70%以. 在下 で は対 照 の約. 40%に 低 下す る.こ れ に対 応 してade‑16/metの 減 少 し対 照 で処 理前 の3倍,Bu存. 物. (1960). 上 は新 しく合 成 され たDNAで. あ りそ. の 内50%は 処 理後 に2回 以 上複 製 され たDNAで. あ る.. またade‑16は85%以. 以上. 上 複 製 され た 内50%は2度. 複 製 され て い るの に反 しその 他の 遺伝 子 は全 て1度 以. 値 が5. 上 複製 され る こ とはな く特 にleucineよ. り終 点 に 近 い. 倍 以上 に な る非 合成 培 地 で の合成 様 式 を正 し く反 映 し. 遺 伝子 の50%以 上 は未 複 製 の ま まで残 って い る.す な. て い る とは い えな いが,少. わ ちMC処. な くと もade‑16の 増 加 が. 合成 に よ る ものか否 か の 判定 は可 能 で あ る.. 理 に よ って約50%の. 細 胞 はす で に起 こ っ. て い た複 製サ イ クル を完 了 で きな い程 度 に複 製 が 阻害 されて い る に もかか わ らず 複 製起 点 附近 の み は繰 り返 し複製 が 起 こされて い る ことを示 して い る.こ の こと か らade‑16の. 増 加 は他 の 遺 伝 子 の失 活 に よ る相対 的. 増 加 で はな く,MC処. 理 後 のDNA合. 成 に よ って真 に. 増 加 した もので あ る こ とが明 らか で あ る.. 図10.. 5‑ブ. lysisとDNA合. 5‑Bu存. ロ モ ウ ラ シ ル(5‑Bu)存. 図11. 在 下 のgrowth,. 成.. 在下 の 溶 菌 液 か らPBSHを. DNAをCsClの. 精製 しその. 濃 度 勾配,平 衡沈 降 に よ り分析 す る. と図11の よ うな結 果 が得 られ る,す. な わ ち,PBSH 8. 5‑Bu存. 在 下 で 生 成 され たPBSH‑DNA.
(9) 枯 草 菌(Bacillus. DNA合. 成 に よ ってade‑16遺. subtilis)の. 伝 子 が選 択 的 に増 加 す. (253). 不 完全 溶 原 フ ァー ジ. (DNA合. 成 の阻 害 に よ るinitiationの 誘 発 につ い て は. る原因 に は,次 の二 つ の可 能性 が 考 え られ る.第 一 は. 文 献番 号20を 参 照 され た い).. PBSH遺. これ ら2つ の可 能性 を 区別 す るに は合 成 され るade ‑16遺 伝 子 の細 胞 内で の 存 在様 式 す なわ ち分 子 の大 き. SH遺. 伝 子がade‑16の. 近 くに位 置 して お り,PB‑. 伝 子 の 自己増 殖 に伴 ってade‑16遺. 伝 子 も増 加. す ると い う可 能性 で あ る.こ の 場合 はPBSH遺 の合成 とade‑16の. 複 製 が菌 体DNAの. さを測 定 す れ ば よいで あろ う.こ の よ うな実 験 の一 例. 伝子. 合成 と は独 立. を 図12に 示す.菌 を あ らか じめH3‑チ. ミジ ンで 標 識 し. に起 こる こ とが 観察 され る はず で あ る.第 二 の可 能性. MCで15分. は菌体DNAの. 振盪 を続 け る.一 定 時 間 ご とに一 定 量 の培 地 か ら 全. 異 常 複製 によ る もの であ る.MC処. に よ り複 製 の継続 は阻 害 され る(おそ ら くMCに 二 重 鎖DNA間. の結 合 に よ る)が,蛋. 理. DNAを. よる. 処 理洗 浄 したの ち32Pを 含 む 新鮮 な 培地 で. 抽 出 し蔗糖濃 度勾 配 沈 降法 に よ りMC処. のDNA(H3ラ. 白質 の 合成 は正. 理前. ベル)と 処 理後 に合 成 され たDNA(32P. 常 に進 行す るた め新 しい合 成 サ イ クル が次 々Initiate. ラベル)の 分子 量 を 比較 す る.ま た遠 心 分離 され た各. され る.そ の結 果起 点 附近 でMCに. 画分 に つ いてade‑16の. よ る連結 が 起 こ. って い な い部分 の み が繰 り返 し複 製 され る と期待 され. よ り,ade‑16遺. る.こ の場 合 は第 一 の可 能性 と異 な り合成 され るade ‑16は 菌 体 染 色体 の一 部 と して 合成 され るは ず であ る.. 定す る ことが で き る.. 図12.. MC処. この条 件下 で はMC添. 理 後 細胞 内 で合 成 され るDNAの. 9. 形 質転 換 能 を測 定す る こ とに. 伝 子 活性 を もつDNAの. 分 子 量.. 分 子 量 を決. 加 後90分 で 溶菌 は終 了 す るか.
(10) (254). 生. ら95分 目 の標 品 は フ ァー ジPBSH. DNAの. で い る.図12に 明 らか な よ うにPBSH. 物. 物. み を含 ん. Vol. 10 No.6. 理. 自己増 殖 は 認め られ な い.し たが ってMC処. DNAは26S. (1970) 理による. 遺 伝子 の 発現 機 構 は完 全 溶原 性 フ ァー ジとは異 な る機. に狭 い帯 状 に 沈降 す るが菌 体DNAは30〜50Sに 不均 一 な幅広 い分 布を 示 す.こ の実 験 か ら明 らか な こ とは. 構 が予 想 され る.遺 伝 子 の 自己増 殖 無 しに情 報発 現 が. 第1に 新 しく合 成 され る32P‑DNAは. DNAのMCに. NAと. 全 く同 一 の分 布 を示 す ことで あ りPBSH. に相 当す る26S DNAは75分 2に26S. DNAの. DNAに. H3共. 理 に よ って起 点 附近 のみ. 度 が増 加 し結果 的 に は 自己増 殖 に よ るDNA増. 加 と同. 様 に抑 制 され て い る形 質 の 発現 が起 こ るの に十 分 の遺 伝 子 量 に達 す る と考 え る ことが で き る.. 高 分子 部分 に存 在 し26S. この 仮説 を 証 明す るた あに はPBSHの. には粒 子 形成 直 前 に そ の一 部分 が移 行 す るの み で あ る. これ らの 事実 か らade‑16の. 伝子. の遺 伝子 が 繰 り返 し複 製 され るか ら細 胞 内の遺 伝 子 頻. に一. して合 成 され たの. 遺伝 子 ま た. は その 制御 遺 伝子 の染 色 体 上の 位 置付 けが必 須 で あ る がPBSHは. 増 加 は フ ァー ジDNA. の 自己増 殖 に よ る もので は な く菌 体DNAの. 伝子 ま たはPBSHの遺. に存 在す る とす るとMC処. 転 化す る もの と考 え られ る.第3にade‑16. 活 性 はつ ね に菌 体DNAの. しPBSH遺. の発 現 を制 御す る遺伝 子 が菌 体 染色 体 の複 製 起点 附近. 変 化す る.す なわ ち26S. 度30S以 上 の大 きさの 菌体DNAと. よ る異 常 な多 分 岐複 製 に依 存 す る こ と. で あ る.も. まで全 く現わ れ な い.第. 直接 合 成 され る もので な く,32P,. ち26Sに. DNA. 出現 と同時 にH3‑DNAと32P‑DNA. は 同 じ割合 で26S DNAは. 起 こる事 実 を説 明す る一 つ の方 法 は,情 報 発 現 が菌 体. 元 の菌 体H3‑D. 感染 性を 持 たず 変異 株 が 得 られ 難 い ため. ま だ成 功 した報告 が な い.多 分 岐 複製 の 結 果 と し て. 合成 に よ. る ことが 明 らかで あ るば か りで な く,フ ァー ジ遺伝 子. PBSHの. の 自己増 殖 は実 験 の 精度 内で確 認 で きな い ほ ど,少 量. 情報 の 発現 機 構 の一 つ と して多 分 岐複 製 の重 要性 を 考. 産生 が 誘 発 され る とす る と抑 制 され た遺 伝. で あ るか また は全 く起 こって いな い こ とが 証 明 され た.. え な けれ ばな らない.多. 分 岐 複製 はMC処. 紫外 線 照射 チ ミン欠 乏,5‑Bu処 D). PBSHの. 誘 発 と生 成機 構. 以 上 に述 べ た よ う. 酸処 理等 いず れ もDNA阻. な実験 結 果 を基 に して,不 完全 溶 原性 フ ァー ジPBSH 粒 子 のMCに. 理,ナ. 理 の他 に. ルデ ィキ シン. 害剤 で 誘発 され る.. これ らの処 理 は ま た同時 に溶 原性 フ ァー ジや バ クテ. よ る誘 発 と細 胞 内の 生 成 機 構 を考 えて. リオ シ ン生成 を誘 発 す る ことは よ く知 られて い る.溶. み た い.こ の粒 子 の生 成 に特徴 的 な ことは通 常 の溶 原. 原性 フ ァー ジ λ の誘 発 に は紫外 線 やMC処. 性 フ ァー ジの誘 発 現 象 と異 な りフ ァー ジ遺伝 子 の 自己. まず フ ァー ジDNAの. 増 殖 が全 く認 め られ な い こ とで あ る.し か しな が ら一. ッサ ーを 失 活 させ る作 用 を持 つ物 質 が細 胞 内 に生 成 さ. 方 で は フ ァー ジ粒 子 を形 成 し溶 菌 に至 る フ ァー ジ遺伝. れ る ことが知 られ て い る25).し か しこの 化学 的本 体 お よ. 子 の発 現 が 正 常 に起 こ って い る.人 工 的 な不 完 全溶 原. び そ の生 成 機構 は全 くわ か って い ない.こ れ らの 研究. フ ァー ジはE.. coliの. λ につ い て多 くの 形 質 の変 異. 株 を 用 いて 研究 され フ ァー ジDNA合. に欠 けて い るの は誘 発 後 の菌体DNAの. 成 と形 質 発現 の. 理により. 情 報発 現を 抑 制 して い る リプ レ. 合 成 が遺 伝 情. 報 発 現 の制 御 にお よぼ す 影響 に関す る研究 で あ る.枯. 関係 が 明 らか に され て い る.そ の 結 果誘 発 の初 期 に合. 草 菌 のMC処. 理 の場 合 の ご と くE.. 成 され る酵 素 はDNA合. 紫 外 線やMC処. 理 によ って 複製 起 点 附近 の多 重 複製 が. 成 に無 関 係 に発 現 され るが完. coliの 場合 に も. 全 フ ァー ジ粒 子 の形 成 に必 要 な後 期 に発 現 され る酵 素. 起 こ るこ とが予 想 され る.そ の結 果 と してPBSHの. の合成 は フ ァー ジDNA合. 生 成 の よ うな特 殊 な 遺伝 情 報の 発 現 が起 こ り得 る こと. 成 に依 存 す る こ とが 報 告 さ. れ て い る24).同様 の こ と はcoliフ. ァ ー ジT4に. ついて. は十 分考 え られ る こ とで ある.著 者 らはDNA合. も報 告 され て い る23).ま た あ る種 のバ クテ リ オ シ ン は MCで. そ の生 成 が誘 発 され るが,MC処. 成阻. 害 剤 によ り惹起 され る種 々の現 象 の 初期反 応 は この よ. 理 に よ って 細. うな細菌DNAの. 合 成 の異 常 化 に よ って 起 こる情 報発. 胞 内 の バ ク テ リオ シ ン因子 の数 が 増 加 して い る こ とが. 現 に よ る結 果 で は ない か と考 え枯 草 菌の 複 製起 点 附近. 報 告 されて いる.こ の よ うに細 胞 内 に共 有 す る フ ァー. の遺 伝 子構 造 の研 究 を 進 めて い る.. ジ遺 伝子 や バ クテ リオ シ ン因子 の形 質発 現 に は遺 伝子. PBSH生. 成 機構 で 第二 の興味 あ る点 は菌体DNA. の複 製 が必 然 的 に伴 って い るよ うで あ る.し か し情 報. の粒 子 へ の と り込 み に関 す る問題 で ある.巨 大 な菌体. 発 現 の 制御 とDNA合. 染色 体 が どの よ うに一 定 の大 きさ のDNA分. 成 との 関係 は まだ分 子機 構 と し. て 明 らか に され て いな い. さてPBSHの. 場 合 は前 述 の よ う にPBSH遺. 子 に分解. され るの か はgeneralized transducerに一 般 的 な問題 で あ る.DNA分. 伝子の 10. 子 の大 き さはT4フ. ァー ジの よ うに.
(11) 枯 草 菌(Bacillus. 頭 部粒 子 に包 み込 まれ るDNA量. subtilis)の. (255). 不 完全 溶 原 フ ァー ジ. に よ って決 定 され る. の か あ るい は末端 塩 基 の特 異性 と大 き さの認 識 を かね 備 え た酵素 がPBSH生. 成 中 に合成 され るの か 今後 の. 問 題で あろ う.こ の場合 に もPBSHは. 自己増殖 を 起. こさ ない ため 有利 な 材料 で ある と考 え られ る. V. PBSH. DNAのade‑16遺. 伝子. 起点 附近 の遺伝 子 構造 あ るいは 起点 附近DNAの. 化. 学 的構 造 を研 究す る上 に フ ァー ジPBSHのDNAは 極 めて 有 利 な材料 で あ る.そ れ はPBSH 一 に起 点 附近 のade‑16を 含 むDNAを. DNAが 第 他 の部 分 に比. 図13.. 変 性PBSH. DNAの. 再 生.. し5倍 以上 選 択的 に 濃縮 して い る こと,第 二 に細 菌 か ら抽 出 され たDNAと DNA分 DNAが. 異 な り一定 の 大 き さの均 一 な. 子 で あ るか らで あ る.も しade‑16を 起 点 のDNAを. 含む. 同 時 に含 んで い る とす る と こ. のDNA分. 子 は物 理 化学 的 な諸 性質 で 他 の遺 伝子 を 含. むDNA分. 子 と異 な って い る こ とが期 待 され る.. この よ うな 期待 か ら遺 伝 子 の比 重,熱 変性 度,酵 素. うに初 めの 数 時間二 次 反応 で起 こ り次 い で一 次 反応 に. によ る失 活 な どの 差 を測 定 したが 特 に注 目す べ き差 は. 移 行す る.こ れ はす で に詳 し く研究 され て い る よ う26)に. 認 め られ ず これ らの方 法 でade‑16を. 再生 反応 は二 つ の反応 段 階 …. 含 むDNA分. 子. の みを 単離 す る試 み は成 功 しなか った.と こ ろが一 度 熱 また は アル カ リで変 性 し一 重 鎖 化 したPBSH を 中性 で65℃ に保 温 し元 の 二重 鎖DNAに. DNA … か ら成 り立 って い る こ とを示 して い る.す な わ ち 第 一 段階 の反 応 は一 重 鎖DNAが 互 い に相 補 的 な構 造 を. 再 生す る速. 度 を各 々 の遺 伝子 につ いて 測定 した と ころ,予 想外 に ade‑16の み が他 の遺 伝子 とは 全 く異 な る挙 動 を示 す. も ったDNAと. ことが 明 らか に な った.PBSH. 結 合を 作 る反 応 で"核 化 反応(nucleation)"と. DNAの. 熱変 性 と再 生. 熱運 動 に よ って遭 遇 し不 安 定 な部 分 的 よば れ. の典 型 的 な実験 結 果 は図13に 示 す.す べ て の遺伝 子 の. る.い うまで もな くこれ は二 次反 応 で あ る.第 二 の 反. 形質 転換 活 性 は熱 また は アル カ リの作 用 で も との約2. 応 は部 分 的 に結合 した二 本 のDNA鎖. %に 減少 す る.残 存 の活 性 は 自然 に作 られ た分 子間 結. 水 素結 合 を作 る過 程 で普 通"Zippering"と. 合 の ため に変性 され な いDNA分. り反応 は 一次 反 応 で あ る.. 子 に よる もの で あ る.. さてPBSH. (図17参 照)こ れ を65℃ で保 温 し形 質 転 換能 を経 時 的 に測 定す る とade‑16以. DNAのade‑16の. が徐 々 に完 全 な よば れ て お. 再 生 反応 のkinetics. は図16に 示す よ うに反応 の初 め か ら終 りまで 一次 反 応. 外 の形 質 はす べ てmethionine. で代 表 され るよ うな速 度 で再 生 す る.反 応 は極 めて 遅. で あ る.こ の こ とは核 化 の反 応 が極 め て早 く起 こ り第. く再 生 され る活性 は最 大 限,元 の20〜25%に. 二 のZipperingが. み であ る.こ れ に反 しade‑16は. 達 す るの. 律 速 反 応 で あ る ことを 示 して い る.. 非 常 に早 く しか も効. 核 化反応 が早 くな る原 因 と して まず 分子 内 の結 合 に. 率 よ く時 には100%以 上 再生 す る.見 掛 け上 活 性 が100. よ って二 重鎖 の完全 分 離 が起 こ らない ことが 考 え られ. %を 超 えて い るの は他 の遺 伝子 が 失 活 され る た め に. る.こ. ade‑16の 比 活性 が増 加 す る ため で飽 和量 以 上 のDNA. リ変性 し,ア ル カ リ性蔗 糖 濃度 勾配 中で 沈降 させ る.. この特 殊 な性質 はPBSH. DNAを. (図17)各 々 の画分 を 変 性 した ままade‑16の. を用 い た と きのみ 認 め られ る. adenine‑16の. の可 能性 を 調 べ る ためPBSH. DNAに. 換 能 を測 定 す る と活性 は もとの約2%で. つ. アル カ. 形 質転. あ る が二 つ の. いて の み認 め られ る もの で菌 体 か ら抽 出 したDNAで. peakに. は図14に 示 す よ うに他 の 形質 と同様 の反応 速 度 で約20. なわ ち大 部 分 の一 重 鎖DNAの1.4倍. 〜25%再 生 され る.. ちdimerに 相 当す る部 分 で あ る.こ れ は 自然 に存 在 す. 菌 体DNAの. 再 生 反応 のkineticsは. 分か れ る.重 い方 のpeakはO.D.. る分 子 内結 合 を持 つ 分子 で あ る.. 図15に 示 す よ 11. peakす. の沈 降恒 数を 持.
(12) (256). 生. 物. 物. Vol. 10 No.6. 理. 示 して お り,ade‑16遺. (1970). 伝 子を 含 むDNA分. 子が 二 重鎖 の 間 に結 合 が存 在す る可 能性 は 否 定 され た. 第 二 の可 能 性 と して考 え られ るの は分 子 内 に核 化 を促 進 す る よ うな構 造 が存 在 す る こ と で あ る.そ の よ うな 構造 の 一 つ と して簡 単 な 塩 基 配 列 の繰 り返 され た構 造 な どが最 も考 え 易 い.こ の よ うにade‑16を のDNA分 図14.. 変 性 細 菌DNAの. 再生. 含 むDNAは. 他. 子 とは異 な る構 造を 持 つ こ とが再. 生 の一 次反 応 か ら推 定 す る ことが で き るが, さ らにade‑16の はade‑16を. み が100%再. 含むDNAが. 生 され る事実. 全 く均 一な 分 子 で. あ る こ とを 示 して い る.普 通菌 体DNAを. 抽. 出す る とDNA分 子 は 無差 別 に分 解 され るか ら分 子 の 一部 に同 じade‑16遺 伝子 を 含ん で いて も全 体 と して は全 く不 均一 な集 団 で あ るはず で ある. この よ うな 不均 一 な 分子 を変 性 し再 生 す る と完 全 な も との二 重鎖DNAに DNAで. もど らず両 端 が 部 分 的 に一重. あ る よ うな分 子 と して再 生 され る こ とが 多 い.. この よ うな分 子 の形 質 転換 活性 は完 全二 重 鎖DNAよ り低 い ため平 均 して20〜30%の 再 生 率 しか 得 られ な い. したが ってPBSH. 図15.. 細 菌DNAの. 再 生kinetics. 次 に各 画 分 を 中和 し65℃で 再生 した の ちade‑16の 形 質転 換 活 性 を測 定 す る と 活 性 のpeakは D.のpeakと 含 むDNAは. 図16.. 一つ でO.. 完 全 に一 致 す る.こ の実 験 はade‑16を 約2%の. DNAのade‑16が100%再. 分子 間 結合 を 示す 分 子 を除 き大. 部 分 は アル カ リで完 全 に変 性 され る分子 で あ る こ とを 12. フ ァ ー ジPBSH. DNAの. 再 成kinetics. 生 され.
(13) 枯 草 菌(Bacillus. subtilis)の. (257). 不 完全 溶原 フ ァー ジ な 関 係 が あ る と思 わ れ る も の,第. 二 はcoli. phage. 15. の よ うな通常 の溶 原性 フ ァー ジ と近 縁 の もので あ る. 普 通 不完 全 フ ァー ジを 完 全 フ ァー ジ との比 較 で 考 え る と き,不 完 全 フ ァー ジ は完全 フ ァー ジが退 化 して 出来 た もの と考 え られ て い る.そ はP1やPBS1の. の考 え に 従 う とPBSH. よ うなgeneralized. transducerが. 自己増 殖 能 を失 い 粒子 の 構成 成 分 を合 成 す る遺 伝子 と 宿 主DNAを 菌 体DNA中. 分 解す る能力 を 支配 す る遺 伝 子 の みが に組 み込 まれて 残 って い る もの で あ り,. coli phage 15は. λの よ うな 溶 原性 フ ァー ジが 感染 機. 構 に欠 損 が生 じた もので あ る. この よ うな退 化説 は現 存 の フ ァー ジを中 心 に 置 いた 考 え方 で あ る.バ クテ リオ シ ンの起 源 につ い て も古 く 図17.. PBSH. DNAの. ア ル カ リ性蔗 糖 液 中 の沈 降.. か ら退 化説 と進 化説 が あ ったが,現 在 で はか な り便 宜 的 に フ ァー ジ形 態 に近 い構 造 体 を持 った高 分 子バ クテ リオ シ ンは フ ァー ジ の退 化物 で あ り,低 分 子 蛋 白質 を 生 産 す る もの はF因 子 のよ うな エ ピゾー ム の進 化 した もの で あ る と考 え られ て い る1).. る事 実 はade‑16遺. 伝 子 を含 むDNAは. 子 で あ る ことを 強 く示 唆 して い る.著 のade‑16を. 含 むDNAの. 全 く均 一 な分. エ ピゾー ム,バ クテ リオ シ ン因子 不 完全 フ ァー ジ, 溶 原性 フ ァー ジ,感 染 性 フ ァー ジ,は遺 伝 子 的 に も発. 者 らはPBSH. 現 され る形質 の 内容 で も極あ て近 縁 の もので あ り,こ. この よ うな 特殊 性 は この分. 子 が複 製 起点 か らフ ァー ジ粒 子 に よ って一 定 の大 きさ. れ らの生 物分 子 間 の相 互 関係 を 正 し く認識 す るに はそ. に切 断 され てで きた分 子 で あ るため で あ ろ うと考 え て. れ らの 内の どれ か を 中心 に考 え るので は な く物 質 進化. い る.. の立場 か ら全 体 を把 握 し位 置 づ け な けれ ばな らな い. その よ うな試 み の 中か らフ ァー ジ の起 源や 進 化 の問 題 VI. 総. 括. が 正 し く理 解 され る よ うに思 う.最 近 の不 完 全 フ ァー. 子 は 感染 性 がな い"killer particle"で あ る. ジの 発見 とその 研究 は,バ クテ リオ シ ンと完 全 フ ァー. とい う こ とか ら不 完 全 溶原 性 フ ァー ジと よばれ て い る. ジの 間隙 を うめ て この方 向へ の 研究 を 促進 す る重要 な. の で あ るが,生 成 機 構 を詳 細 に調 べ る と フ ァー ジ遺 伝. 課 題 で あ る と考 え られ る.. PBSH粒. 子 の 自 己増 殖 が全 く起 こって い ない ことが わか った. したが ってPBSHは. この よ うな見地 か らPBSHを こ とはPBSH遺. 自己復製 の能 力を 持 た ない とい. 考 え た とき,重 要 な. 伝 子 の構 造 とそ の発 現機 構 で あ る.. う意味 で不 完 全溶 原性 フ ァー ジ とい うこ とがで き る.. 現 在 の と ころ遺 伝子 構 造 は全 くわか ってい な い が個 々. 最近 多 くの不 完全 フ ァー ジ粒子 が 発見 され て い るが不. の形 質 に対 す る遺 伝 因 子 が明 らか に されれ ば 遺伝 子 構. 完全 さの 内容 は極 め て多 様 で あ る と思 わ れ る.た とえ. 造 を確 立 し,こ れ が フ ァー ジ レプ リコ ンの退 化 で あ る. ばColi. phage. か あ るい は全 く異 った進 化の 過程 に あ る ものか 判 断す. DNAと. 比 重 の異 な る フ ァー ジに 固有 のDNAを. 15はPBSH粒. 子 とは全 く異 な り宿 主 粒子. る ことが で きよ う.ま た発現 機 構 はす で に述 べ た よ う. 中 に含 んで い る.し たが って この 場合 フ ァー ジ固有 の. に菌体DNAの. DNA分. 子 の 自己増殖 が 当然起 こ って いる もの と考 え. や エ ピゾー ムの形 質 発 現 と異 な って お り,こ の 機 構の. られ る.こ の よ うな フ ァー ジ の場 合 は おそ ら くフ ァー. 詳細 な理 解 は この不 完 全 フ ァー ジを進 化 的 に正 く位 置. ジ感 染機 構,た とえ ばDNAの. ず け る こ とを可 能 にす るた め に重要 な 課題 で あ る と考. 細胞 内へ の注 入 機 構等. に欠 損 が生 じて い る もの と思 わ れ る.. え られ る.. 不完 全 フ ァー ジの起 源 に つ いて は種 々 考え られ るが 大別す る と次 の2種 類 が あ る よ うで あ る.第 一 はPB SHで. 代表 され る型 でgeneralized. transducerと 密 接 13. 異常 合 成 に依 存 してい る点 で フ ァー ジ.
(14) (258). 生 文. 1). 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11) 12) 13). 物. 献. 14) 15) 16) 17). フ ァ ー ジ お よ び バ ク テ リ オ シ ン の 総 説 はD .E. Bradley: Bacteriol,. 2) 3). 物. Review,. 31,. 230. (1967)が. す ぐれ て い る. D.E. Bradley: J. Gen. Microbiol., 41, 233 (1965) D.E. Bradley, C.A. Dewar: J. Gen. Microbiol., 45, 399 (1966) E. Hideya, A. Ayabe, K. Amako, K. Takeya: Virology, 25, 469 (1964) E.W. Frampton, B.R. Brinkley: J. Bacteriol ., 90, 446 (1965) A.S. Tikhonenko, I.A. Bespalova: Intern . Congr. Electron Microscopy 6th., Kyoto. p141 , (1966) D.J. Stickler, R.G. Tucker, D. Kay: Virology, 26, 142 (1965) E. Seaman, E. Tarmy, J. Marmur: Biochemistry, 3 , 607 (1964) H. Ionesco, A. Ryter, P. Schaeffer: Ann. Inst. Pasteur, 107, 764 (1964) M. Haas, H. Yoshikawa: J. Virology, 3, 233 (1969) M. Haas, H. Yoshikawa: J. Virology, 3, 248 (1969) M. Haas, H. Yoshikawa: J. Virology, 4, 844 (1969) K. Okamoto, J.A. Mudd, J. Mangan, W.M. Huang, T.V. Subbiah, J. Marmur: J. Mol. Biol., 34, 413 (1968). 理. Vol. 10 No.6. (1970). W.M. Huang, J. Marmur: J. Virology, 5, 237 (1970) H. Ikeda, I. Tomizawa: J. Mol. Biol., 14, 85 (1965) H. Yamagishi, I. Takahashi: Virology, 36, 639 (1968) E.S. Dennis, R.G. Wake: J. Mol. Biol., 14, 85. (1965) H. Yoshikawa: J. Mol. Biol., 47, 403 (1970) H. Yoshikawa, N. Sueoka: Proc. Natl. Acad. Sci. U.S. 49, 559 (1963) 20) H. Yoshikawa, M. Haas: Cold. Spr. Harb. Symp. Quant. Biol., 33, 843 (1968) 21) N. Sueoka, H. Yoshikawa: Genetics, 52, 747 (1965) 22) I. Mahler: Biochem. Biophys. Res. Commun., 25, 73 18) 19). (1966) 23) C. Levinthal, J. Hosoda, D. Shub: Molecular Biology of Viruses. J.S. Colter and W. Paranchych (ed) Academic Press Inc. New York. A. Skalka, B. Butler, H. Echols: Proc. Natl. Acad. Sci. U.S., 58, 576 (1967) 25) J. Tomizawa, T. Ogawa: J. Mol. Biol., 23, 247 (1967) 26) K.W. Kohn, C.L. Spears, P. Doty: J. Mol. Biol., 19, 266 (1966) 27) W.M. Huang, J. Marmur: J. Mol. Biol., 47, 591 (1970). 24). 14.
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