核 酸 感 染 系 の 特 質
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(2) (37). 核酸感染系の特質 は,penicillin法21,22)で. あ る.Penicillinは. peptidoglycan合. 成 の 最 終 段 階 に 働 くD‑alanine. carboxypeptidase. I及 びpeptidoglycan. とendopeptidaseを 合 す る.増. transpetidase. 阻 害 す る他 に,数. 種 の 菌 蛋 白 と結. 殖 中 の 菌 の みspheroplast化. す る点 は,細. 胞 壁 合 成 阻 害 法 の 特 色 で あ る.Penicillin spheroplastの. 受 容 能 は 小 型phageの. 一 般 に 低 い が10),. T4. DNAの. (p)‑. 核 酸 に対 しては. 感 染 実 験 な どに は しば. しば 用 い られ23,24), ProteusやAchromobacterで DNA感. 染 の 報 告 も あ る.Endo. nucleasesは,penicillin な い.本. spheroplast法. 法 はLysozyme‑EDTA処. φA DNAの. 感 染 に対 す る仔 牛 胸腺DNAの. 影 響11). 菌 のRNAに Gram陰. alanine. DNAの. 来 のendonuclease. 影 響 がDS. Iや 少 量 の 菌 体. DNAに,よ. 性 菌 の 多 く は,glycine存. や は りspheroplast自. 体 がSS. DNAを. と考 え られ る.LE‑spheroplast系 酸 感 染 法 と して φX174群 λやP22,. T1,. T4,. T7,. に 関 し て 多 くの 知 見 が 集 積 し,加 で 不 活 化 し た φX174標 Spheroplast化. たMS2. 常 に増 殖 す る.φX174群 用 し,DNAの. LE‑spheroplastは. spheroplast化. ず る に 足 り な い. は 感 受 性 で,. の合 成 率 も高 く な い.β‑Galactosidaseの 17)や ,λ phageの 誘 発 量18)も 減 少 す る. 高 張 庶 糖 液 で のspheroplast化 が伴 う.Plasmolysisや 高 め,nucleotides類. 本 法 に よ る核 酸 受 容 能 の 発 現 は"phase"が. 在 下 に 菌 を培 養 し て もspheroplastが. る が,核. 酸 感 染 に 用 い た 例 を 見 な い.. 得 られ. 胞 外 被 の 変 異 を利 用 し て 受 容 能 を誘. N‑acetyl. glucosamineを. と え ばdiaminopimelic. acidや. 加 えず に培養 す る と. す る変 異 株 等 が 報 告 され て い る が,そ. の 核 酸 受 容 能 は 未 知 で あ る.ま をthymineを. あ り,ま. おD‑amino. acids存. 誘 導合 成. た,thymine要. 求株. 欠 く高 張 培 地 で 生 や す とspheroplast. が形 成 さ れ る と い う30).筆 者 の 分 離 したthymine要 株 の あ る も の は,polyvinylpyrrolidoneと. 染 効 率 はLE‑. む 培 地 で 培 養 す る とSS. 比 べ て 低 い.. 細 胞 壁 合 成 阻 害 に よ るspheroplast形. で き る故,. 異 の機 能 解 析 に も応 用 され た28,29).. 薬 物 以 外 に,細. 株 に よっ ては これ らの処理 で. も核 酸 受 容 能 が 発 現 す る が10,19,20)感. 温 に 戻 す と機 能 を 回 復 す る.Glycine. 導 で き る筈 で あ る.た. 膜 透過 性 を. 相当良 る種 の高 温. 法 で は 低 温 に さ ら す 事 な くspheroplast化. spheroplast化. 胞. 著 し く な い で あ ろ う.. も 感 染 率 が 高 い.あ. 体高 分子. は 菌 体 内 に と り込 ま れ るが,核 酸. の侵 入 は 困 難 で あ る.菌. spheroplastに. た. に は,plasmolysis. 滲 透 圧shockは. (G)‑. の 膜 溶 解 作 用 を受 け難 く,滲. た 株 差 が 著 しい 事 は 注 意 を要 す る.な. 細 胞 質 の低 分子 物質 が. 分 裂 能 を も た ず,生. 躯. 者 の 報 告27)以 外 に. DNAはG‑spheroplastに. 高 温 感 受 性dna変. に伴 っ て漏 出 す る事 は よ く知 られ て い. る.LE‑spheroplastは. φK等 のSS. 感 受 性 変 異 は,低. の 動 物virusのDNAやRNA. enzymesや. S等. く感 染 す る し,T4π. 異 株 に応. 高 濃 度 のnucleaseに. ligase,. 対 す る抵 抗 性 も比 較 的 高 い の で,細. 壁 の 変 化 はLE‑spheroplast程 φAや. で も14)正. あ る種 の 蛋 白 を部 分 的 に 透 過 さ せ る ら し く,ま periplasmic. 透 圧shockに. DNAはAerobacter. 感 染 に成 功 した と の 報 文 も あ るが,信. D‑alanine. 阻 害 し,murein前. の 核 酸 感 染 例 は,筆. Cやstreptolysin. 熱12)や 抗 血 清 処 理13). 複 製15)や 修 復16)の 研 究 も行 わ れ て い る.. なおLE‑spheroplastへ. D‑alanine: enzymeを. ほ とん ど見 当 ら な い.G‑spheroplastはphospholipase. のRNA,. に 抵 抗 性 のK12変. 在下 に培養 す る. 濃 度 のglycineはD‑. 合 成 を妨 げ る.Glycine. spheroplastで. の他 のDNA. RNAはF株. 正常 な. phosphate‑N‑acetyl‑muramyl‑. pentapeptideの. 品 の 感 染 例 も報 告 され て い る.. す る と,φX174. やSalmonellaで12),ま. と り込 みや す い. PM2そ. adding. 体 で あ るuridine. は 最 も標 準 的 な 核. のDNAやMS2等. T5,. な る26)高. racemase,. L‑alanine. り強 く及 ぶ と し て も,. 合 成 す るRNAは. 比 し不 安 定 で あ る と い う25).. とspheroplastと. Spheroplast由. では遊 出 し. 理 よ り温 和 と 考 え. られ る が,P‑spheroplastが 図1.. の. Iの 如 きperiplasmic. DNAやRNA,. 対 す る 受 容 能 が 発 現 した31).こ 成 の代 表 例. thymineの 37. 求. 庶 糖 を含 T4π. 等 に. の株 の受 容能 発 現 は. 有 無 に 関 係 が な く,TDP‑sugar等. を介 す.
(3) 生. (38) る細 胞 壁 合 成 と の 関 連 は 除 外 で き る.関. 口 ら も,. actinomycin. SSとT4π. D感. 受 性 変 異 株 で φX174. 物 物 理. Vol. 17 No.1 (1977). Ca2+(Ba2+)法 の. は 極 め て 簡 便 で 有 効 で は あ る が,や. り種 々 の 制 約 を 受 け る しLE‑spheroplast系. は. ほ ど一. 感 染 が 起 る 例 を報 告 した32,33),別 に我 々 が 分 離 した. 般 化 し て い な い の で,実 用 の 見 地 を もふ ま え て特 性47,48). ts34a株. 酸受容. を や や 詳 し く述 べ る 事 に す る.ま. る とや. 30° 〜40° の 範 囲 で は 大 差 な い が,低. は,37°. 以 下 で は 正 常 に 増 殖 し,核. 能 も認 め られ な い.41° が て 溶 菌 す るが,そ. 〜42° にshift. upす. れ に 先 立 っ て φA SSに. 対 す る受. ず 菌 の培 養 温 度 は 温 に な るに つ れ. 受 容 能 が 低 下 す る.お. そ ら く膜 の脂質 構 成 の変 化 と関 容 能 の 出 現 は,対. 容 能 が 出 現 し た34).こ. の 受 容 能 と溶 菌 の 様 相 は,培. 地. 連 す る の で あ ろ う.受. へ 庶 糖 やglycerolを. 加 え る と複 雑 に 変 化 す る.高. 張. 期 か ら静 止 期 へ の 移 行 時 に か け て 巾 広 い 単 峰 性 をな す. 培 地 中 で は 菌 の 増 殖 は42° で も 正 常 で,核 発 現 は 認 め られ な か っ た.そ. せ な い.分. 染価 定量 法 として よ. り は 核 酸 の膜 透 過 機 構 の 研 究 手 段 と し て 役 立 ち 得 る.. DNA感. T4等. 事,λ. 用 い る が,ATPす. DNAの. す る と,極. の. casamino. 究 者 に も採 用 され て い な い.凍 やProteus細 る が37).こ. CaCl2液. acids. を特 異 的 に 要 求 す る事 な ど奇 異 な 特 徴 が 多 く,他. %完. の研. 酸 濃 度 と感 染 率 は 広 範 囲 に. 抗 性 の複合 体 に変. で の 感 染 複 合 体 の 形 成 は,0.5分. 了 す る(形. 10分. 混合. 生 物 検 定 法 と し て 好 適).氷. 冷. 以 内 に90. 質 転 換 の 場 合 は0°に 保 つ だ け で は と り 〜42° の 加 温 処 理 が 必 要)*.. こ の 複 合 体 は 最 初GEDTA感. 染 の例 は,他 に も あ. の 場 合 は 無 細 胞 標 品 と云 え ず,単. 透過さ. 地 に 移 す と間 も な く増 殖 を. め て短 時 間 でDNase抵. 込 み が 起 こ らず,37°. 結融 解 に付 した大腸 菌. 胞 標 品 で のDNA感. の 系 で も,核. わ る(nucleaseの. ら添 加 され て い な い. 感 染 時 に 限 りDifco. Cで 溶 解. わ た り比 例 す る.φX174型RFをrecipientと. 染 が 報 告 され て い る35,36).こ の 系 は 破 砕 し た 細. 胞 のpasteを. 裂 能 を保 ち,培. 開 始 す る.こ. こ れ まで の 方 法 が 菌 の 内膜 を破 壊 し な い の に 対 し, 凍 結 融 解 に よ り破 砕 し た 標 品 で の λやT2,. 異 な りそ の. Sやphospholipase. さ れ ず,orthonitrophenyl‑β‑galactosideも. 酸感 染 の報 告 は無 い よ. 異 を用 い る系 は,感. 理 菌 はLE‑spheroplastと. ま ま で はstreptolysin. の後 類似 の高 温感 受性 溶. 菌 変 異 が 多 く記 載 さ れ た が,核 う で あ る.変. Ca2+(Ba2+)処. 酸受容 能 の. 数 増殖期 の中. 受 性 で あ る が,0°. で も. 以 内 に 抵 抗 性 と な り,そ れ を 低 温 でspheroplast. に細胞 外. 被 の 構 造 変 化 が 起 こ っ て 透 過 性 の 増 した 細 胞 にDNA が 感 染 し た と 考 え られ る. λ及 び そ の 類 縁phageに い て 遊 離 のDNAを. 限 り.helper. phageを. 用. 感 染 さ せ る事 が で き る38).DNAの. 一 方 の 付 着 端 が 必 要 だ が39),感染 機 構 の 詳 細 は 明 か で な い.動. 物virusのRNAが. 張40)は,cohesive に λi434DNAが. こ の 系 で 感 染 した と い う主. endの 点 だ けで も矛盾 す る.なお λ溶 原 菌 感 染 す る例 が 知 ら れ て い る が,溶. ら放 出 さ れ る λがhelperと Helper. phage系. で のDNA感. を検 討 中 に,Mandelと 菌 を冷CaCl2液 DNAを φX174群. 染 に対 す るionの. 日 嘉 はP培. 影響. 地 で生や した大腸. で 処 理 し た だ け でlambdoid. 受 容 す る事 を発 見 した41).筆 のDNAやQβRNAの. 原菌か. し て 働 くの で あ ろ う.. phagesの. 者 はCa2+法. 感 染 に 応 用 し,RFに. を 図2.. 対. 0℃ に お け るCa2+処. 理菌 へ の φA RF感. 染過 程47). し て 特 に 有 効 で あ り,AerobacterやSalmonellaに も適 用 可 能 な事,受 れ る,P培. 容 能 は 冷CaCl2液. 性 質 を明 か に した42).そ の 後,Ca2+法 plasmid. DNAと. 大 腸 菌 染 色 体DNAを. 系 が,Cohenら43)と plasmid. 中 で長 く保 た. 地 を用 い る必 要 は な い 等 を含 め 系 の基 本 的. DNAを. しつ つ あ る.筆. 化 して も30%は. に もとづ く. 大 石 ら44)に よ り開 発 され,特. こ らない.ま たCa2+(Ba2+)は,菌. に. の前 処 理 だけで. な く核 酸 と受 容菌 を混合 す る段 階 に も必須 で あ る.. 媒 体 と す る遺 伝 子 工 学 的 研 究 が 発 展 者 は 更 に,φX174型RFの. 感 染 中心 を生 じた.こ の系 の特色 は. 顕 著 な低温 依 存性 であ っ て,37℃ 等 では全 く感 染 が起. 用 い た形質 転換. 感 染 には *. Ba2+の 方 が 効 率 が よ い 例 が 少 な くな い事 を見出 した45,46). 38. 核 酸 感 染 で も,軟 寒 天 を重 層 す る時 に加 温 は され る..
(4) (39). 核酸感染系の特質 で も強 い 阻 害 を生 じ,EDTAも1〜2mM以 染 を妨 げ る.EDTAの るが,Mg2+,. 上 では感. 阻 害 はZn2+で. Mn2+,. Fe3+,. Co2+等. あ る程 度 防 ぎ得 は 無 効 で あ っ た.. 燐 酸 が 微 量 で も感 染 時 に 共 存 す る と,感 る.ATPやpolyphosphate,燐 合 物 中 に も,阻. 害 作 用 の 強 い も の が あ る.燐. で は認 め ら. れ な い.DEAE‑dextranやspermineも. 阻 害 す る し,. bromide等)も. る.こ. にcetyltrimethylammonium. 著 し い 感 染 率 低 下 を招 く.大. 膜 標 品 もCa2+存. 在 下 にDNAを. 結 合 し,感. の 膜 標 品 の 阻 害 作 用 は,pronaseや. 溶 媒 に よ る前 処 理 で 減 少 す る故,蛋 す る と思 わ れ る.ま Mg2+そ. (LPS)が. た 菌 をEDTAで. 止 作 用 を示 す.な. のLPS画. DNA結. 体 の 加 熱 に よ っ て もDNA. な る菌 株 同 志 で の 受 容 能 と. 合 能 の 間 に も相 関 が 認 め られ な か っ た.し. し そ の 後Sabelnikovら49)の DNAと. で 長 く処 理 し た 菌 で も,洗. Ca2+に. 滌 し てMgCl2. や や 低 い.こ DS混. DNAに. 対 し て 高 く,SS分. の 傾 向 はBa2+系. 液 中 のDS活. DS. よ り著 し く拮 抗 され る が,変. DNAに. る阻 害 は 少 な く,RNAに SS分. が,結. Iを 欠 く変 異 株 で3〜4倍. 変 性DS. DNAの. よ. と逆 で あ るの は 興 味 深 い(図1).. 感 染 率 を2〜3倍. glycol等. 変 異 で 約4倍. leaky株. 上 昇 さ せ る.5mM程. Ba2+法. 度 のMg2+塩. 量 で は 影 響 が な く,azideやdinitrophenolも5mM 前 後 で は ほ とん ど阻 害 し な い.NaClそ 0.05M以. 下 で は あ ま り影 響 し な い が,Zn2+は. 少量. てCa2+法 39. 存性 受容能. で130倍,glucose. にheptose残. 基 を も欠 く. 存 性 受 容 能 はlpsA. 下 に 低 下 す る.い. 造(2単 み)54)を で は40%,. に 増 す が,. 腸 菌B系LPS変. Ba2+法. 異で. 在 知 ら れ て い る最 も 単. 位 のketodeoxyoctonic も つBB12株. 基. わ ゆ るheptose‑. で の 受 容 能 が 約4倍. で は1/2に 減 少 した.大. lipid Aの. では. に 増 大 す るが,glucoseやheptose残. はCa2+法. 純 なLPS構. の他 の塩 類 は. 異 では 受容能 は変 化. 統 のCa2+依. は 構 造 と の 関 連 が 少 な い が,現. 除 く酵 素 蛋 白 は 少. や. 同 一 視 さ れ て い る). に 上 昇 し た.Ba2+依. まで 失 う と1/5以. は 低 濃 度 で は 菌 体 を 保 護 して,. も同 様 の効 果 を示 す.Nucleasesを. に 増 加 す る が,ompA株. 基 を欠 くlpsA株. 残 基 ま で 失 う と800倍,更 変 異 で は13倍. 受 容 能 と も蛋 白. 異 の 影 響 は 顕 著 で,smooth株. はgalactose残. 方が. 示 す.両. 近 で はompAと. 受 容 能 が 発 現 し な い.K12系. れ らの 関係 が. 関. 存 性 受 容 能 を調 べ た. 下 に 減 少 し,tsx変. し な い.LPS変. 存 感 染 系 で は 庶 糖 な ど の糖 類 やglycerol,. polyethylene. 変 異(最. で は1/10以. よ る影 響 は ほ と ん ど な い.. り阻 害 的 に 働 く.こ. spheroplast系 Ca2+依. 性DNAに. 果 の一 部 を表1〜3に. 蛋 白II*の. 感染 は大腸 菌 や胸 腺 の未 変性. 子 の 感 染 に 対 し て は,未. 変 性DNAよ. 子 には. 性 を選 択 的 に 測 定 しえ る程 で あ る.. φA RFの. こ ろで菌. こ で 大 腸 菌 の 外 膜 蛋 白 とLPSに. す る 変 異 に つ い てCa2+(Ba2+)依. で は 更 に 著 し く,SS‑. φX174や. り込 まれ たDNAの. 原 形 質 膜 に結 合 し て い る とい う.と. 像 に 難 く な い.そ. な わ ち,. よ る菌 表 層 の 変 化 は 一 時 的 に 過 ぎ な い.Ca2+. 処 理 菌 の受 容 能 はDS. か. 理 で. 表 層 特 に 外 膜 の 構 造 が 核 酸 受 容 能 に影 響 す る事 は,想. に浮 遊 す る と核 酸 を受 容 し な い が,CaCl2. 液 に戻 し て 核 酸 と 混 合 す る と感 染 が起 こ る.す. 報 告 で は,Ca2+処. り込 み 量 が 増 大 し,と. 75%は. やTris液. 分 は強 い感 染 阻 標 識 したRFを. 理 で 感 染 率 は 激 減 す るのに. 合 量 は 増 大 す る.菌. 結 合 量 は 増 加 す る し,異. 冷CaCl2液. 前 処 理 す る と, 存 受容 能 は 出現 し. おC14‑thymineで. 用 い て 調 べ る と,EDTA処. 存核酸感 染 系 に対 す る温度 効 果48). 脂 溶性有 機. 理 に よ り菌 体 か らlipopolysaccharide 遊 離 す るが,こ. DNA結. 腸 菌 の被 染 を妨 げ. 白や燐 脂 質 が関 与. の 他 を 添 加 し て もCa2+依. な い.EDTA処. Ca2+依. 酸に よる. 阻害 は こ の 系 に 特 異 的 で,spheroplast系. あ る種 の 表 面 活 性 剤(特. 図3.. 染 率 は激減 す. 脂 質 そ の他 の 燐 酸 化. が,野 で は150%の. acidと 生 株 に較 べ 受 容能 を.
(5) 生 物 物. (40). 表1.. 理. 大腸 菌 外 膜 蛋 白変異 株50,51)の 核 酸 受容 能. φA RFの 感 染 中心価 で表 わ す.(. 表2.. 表3.. 大腸 菌LPS変. 異 株52,53)の. 下 のLPS変. 下行 ほ どLPSの. )内 は相 対値.. 核 酸受 容能.. 大腸 菌B系 統 の核 酸受 容能 BB5以. Vol. 17 No.1 (1977). こ のphospholipase. 異 に つ い ては文 献54)を 参照.. 受 容 能 は,親 ‑ATPase変. 欠損 度 が増 す.. A変 異 株 のCa2+依. 存. 株 と 大 差 無 か っ た48).またCa2+ 異 も,Ca2+依 存受 容能 の発. 現 に あ ま り影 響 し な い よ う で あ る.な 者 自 身Ca2+〜Ba2+法. を用 い てphage. お筆 DNA. の 複 製28,29,55)や 修 復 機 構56)を 解 析 中 で あ る が,こ. の 系 はphage. DNAの. 遺 伝子 配列. の 決 定 な ど へ の 応 用 例 も 多 い.因 はStaphylococcusで Pneumococcusに 動 物virus. み にCa2+. の 核 酸 感 染 や, お け る形 質 転 換 に 関 与 し,. DNAのCa2+処. 報 告 さ れ て い るが,大. 理 に よ る感 染 も 腸 菌 の核酸 感 染の場. 合 とは 作 用 機 作 が 異 な る.. 示 す 事 は 注 目 さ れ る.野 と異 な りBa2+の. 異 の 受 容 能 はCa2+とBa2+で. 3.. 生 株 で もF470やD21は,BB. 方 がCa2+よ. り効 率 が 高 い が,LPS変 は 差 が 著 し い.と. Ca2+の 関 与 す る膜 酵 素 にphospholipase. Aが. 核酸 の構 造 と感 染性. 感染 に対 しては,核 酸の種 類 も宿 主 側 の条件 に劣 ら ず重 要 で あ る.λ やT1に. こ ろで あ る.. 比 べ てT4のDNA感. 染の. 成功 が遅 れ た のは,分 子 量 の差 に もよ る.物 理的 損傷 40.
(6) 核酸感染系の特質 を避 け てDNAを endo. l等. 分 離 し え て も,spheroplast由. で は,RNaseに. 変 異 の 影 響 を受 け な い.分 siteが 限 られ る.一 のcodeす. で1,000倍 4.. あ るexonuclease. I等. Benzingerら57)tCよ. のSSや. 抵 抗 性 で,宿. DNAの. Vやsbc. B遺. で 分 解 され,感. る と,細. 場 合,reeBC. exonucleaseに. UV. Iを 用 い て λDNAの. 染 性 を失 う.T5 B株. DNAの. に は4箇. ligaseで. 感 染 性 は,exoVを. 欠 くrec. DNAのspheroplast感. 変 性 の結 果 そ れ がRNase感 は な い.T4,. T7,. で は環 状SS. 染 性 に な る可能 性 もな く. DNAの. み な ら ず 線 状SS分 体 内 に はSS. renatureさ. おT4やP22. せ る と,ree+やree. DNAを A株. spheroplast系 reversalを. 結合 す る. 等 で は,庶. 染 し 得 る 故,phage. 変 性後 に. で の感染 率 は一. 細 菌 はpbagocytosisやpinocytosisの. 能 力 を 欠 き,. こ の 状 況 を背 景 に,106以. 故,λ. 大 腸 菌exonuclease IIIで. polymerが. る.こ. のexonuclease消. 化 に伴 いCa2+処. 理 菌 に対 す. exo Vやexo. lが 線 状DS分. 上 の 分 子 量 を もつanionic. 複 雑 な 生 体 膜 を 通 過 す る機 構 を,ま. 得 な い が,spheroplast系 "機 構',を 考 え て み よ う. 子 に 破 壊 的 に 働 く事 を示 す.. murein層. え て,. 性 菌 の 外 被 構 造 の 多 くは 今 な お 不 明 で あ る.. 採 り上 げ た研 究 は 無 か っ た.そ. る感 染 性 が 増 加 す る事 が 最 近 報 告 さ れ た が65,66),これ も. 抗菌 へ も感. 関 与 は 否 定 され る.. 両端 に 反 復 した 構 造 を もつ. 状 化 し う る よ うに な. に. 糖 の 存 在 がphenotypic. 核 酸 に 特 有 の 能 動 輸 送 系 も 考 え ら れ な い.加. 処理. 染の. receptorの. T7やP22のDNAは. 露 出 し,環. の可能 性 が. 酸 感 染 とphage感. 起 こ す 場 合 も あ るか も しれ な い.. Gram陰. す る と相 補 的 なSSが. 主 へ の 侵 入 と 同時 に 抵 抗 状 化 そ の 他)等. れ に せ よ,核. 層 増 大 す る が,こ れ は 分 子 の環 状 化 に よ る と思 わ れ る57),. exonucleaseや. 抗 性 の複 合 体. 遊 離 核 酸 は 特 別 の 吸 着 装 置 を も た ず,抵. 抗 性 とな る. 被. 異 的 な 径 路 で 注 入 され る. 過 程 に は 差 異 も あ る事 は 留 意 す べ きで あ る.更. vivo. 染. 阻 害 蛋 白 が 同 時 に 注 入 され る,外. あ げ られ よ う.何. 子 に も働 き難 DNAに. 蛋 白が あ り64),その 結 合 に よ りnuclease抵 場 合 も 考 え られ る.な. 宿 主 に よ る 濃 度 差 を除 い て も,phage感. (compartmentalization),宿. 変. 常 の. 染 で は ほ とん ど認 め られ な い.Effector. 性 の 分 子 型 に 変 換 す る(環. exo Vはin. す ると重感 染 に対 す. Vや 制 限 酵 素 の 分 解 作 用 は,通. と して 侵 入 す る,特. A株 に 対 す る感 染 性 が 高 ま る(T7. い事 が原 因 で あ ろ う.菌. 原 菌 をspheroplat化. み. で は起 こ らず68),. 蛋 白 成 分 の一 部 を結 合 し たnuclease抵. あ る と い わ れ63),. で は両 鎖 と も感 染 性 と な る)が57),. 誘 発 もspheroplast系. で はnucleaseの. P22のDNAも,reeBやreeAB. 性 に よ りrec+とree. P22溶. (ATP等)の. 株 で は 著 し く感 染 性 を増 大 す る57).これ ら のDNAは. 構 造 の 変 化,. 差 異 等 が 考 え られ る.因. phageの. phage感. れ をDNA. 染 性 は,完 全 に 変 性 す る と 失 色 体 に はRNAが. 漏 出,膜. にP22. 感 染 時 お け るexo. 連 結 して も 感 染 性 は 変 ら な い61). T1やT5. わ れ る60,62).T5染. 理菌. る免 疫 が 消 失 す る69).前 節 で 記 したT4やT7のDNA. 増 大 す る57,61). T5. 所 の 切 れ 目 が あ る が,そ. は 起 こ らず,λ. 染 で は 認 め られ な い と い う67).原 因 と し. compartmentalizationの. 末 端 を完 全 なDSに. cell reactivation. 異 もspheroplastやCa2+処. て は低 分 子 性effectorの. 端 を. し環 状 化 を阻 む と60),感. のspheroplastで. plaque変. へ のDNA感. 端 の燐 酸 基 が. たhost. 復 現 象 も 見 られ る が16,47,56),λ DNAの. reactivationはLE‑spheroplastで. のclear A. 染 細胞 当 り. 生 高 も相 当 量 に 達 す るの で 自己 複 製 も正 常. の如 きDNA修. 合 性 蛋 白 が 被 覆 す る 事 も考 え られ る.な おDNA. 変 え るか59),変 性 に よ りSSと. 証 拠 で あ り,感. に 進 行 す る と考 え られ る.ま. 染 率 が 激 減 す る.. 阻 害 的 に 働 く可 能 性 も あ り,末. 子 が 産 生 され る事 は 形 質 発. 白 の 合 成)の. のvirus産. 胞 内 へ 侵 入 し た λ DNA. 菌 に も効 率 よ く感 染 す る*.ま た5'末. DNA鎖. 欠 くr‑m+株. 核酸 感染 の 特殊 性 と機構. 現(virus蛋. 伝 子 の産 物 で. は付 着 末 端 で 速 か に 環 状 化 す る の で,rec+やrec. ABやrec. 理 菌 へ の 感 染 率 は,. 近 く増 大 す る と い う65,66).. 核 酸 感 染 で 完 全virus粒. 主rec. 子 量 も 最 小 で,restriction. 般 に 線 状DS. るexonuclease. polymerase. DNAのCa2+処. 有 の制 限 能 力(restriction)を. が と り込 み を 規 定 す る事 は既 述 し. 環 状 の た めexonucleaseに. DNA結. K12固. り込 ま れ た 後 の 感 染 の 成 否 もSSかDSか,. 環 状 か線 状 か 等 に 強 く依 存 す る.φX174群 RFは. な お,P22やT7. のRNA. 接 触 さ せ な い よ う特 に 注 意 を要 す る.. 核 酸 がSSかDSか た が,と. 来の. で 失 活 す る可 能 性 が あ る23).MS2等. ( 41). ともに. こで仮 説 的 に な らざ る を. とCa2+〜Ba2+系 .Spher6blast系. に分けて で は 外 膜(. も)は 核 酸 の 侵 入 に 対 し て障 壁 と な らず,問. 題 は 動 物 細 胞 で の 核 酸 感 染 と 同 じ くpolynucleotide *. Wackemagel58)は. λ DNAの. 感 染 も宿 主内 のexo V活 性. の 原 形 質 膜 透 過 に 要 約 され る.Spheroplast表. に影 響 され る と主張 してい る が,両 者 の 不一 致 の原 因 は不. 燐 脂 質 層 は 陰 性 荷 電 で,Brown運. 明.. 動 に よ っ て核 酸 が. 接 近 し て も接 触 〜 吸 着 は 困 難 で あ ろ う.Protamine 41. 面特 に.
(7) 生 物. ( 42) そ の他 のpolycationが spheroplastの のKulon斥. 物 理. て 核 酸 が 透 過 可 能 と な る と い う作 業 仮 説 を 立 て た.. 核 酸 感 染 率 を高 め る の は,. 安 定 化 の 外 に,核. Ca2+やBa2+は. 酸 とspheroplast間. 力 を 減 ら す た め と考 え られ る.核. 質 層 を 直 接 通 過 す る考 え よ り,膜. 更 にLPSや. 膜 蛋 白 に も 作 用 し,直 接. 〜 間 接 に 蛋 白channelのconformationに. 酸 が燐 脂. 蛋 白subunitが. Vol. 17 No.1 (1977). 影 響 す る,. ま た荷 電 の 中 和 に よ り核 酸 の 接 触 を 促 進 す る と考 え る.. 作 る. 孔 隙 か ら侵 入 す る方 が 難 点 は 少 な い.Spheroplastへ. 外 膜 蛋 白 やLPSの. の 核 酸 の と り込 み は37°. 通 じ て 受 容 能 を修 飾 す る の で あ ろ う.こ. で も や や 時 間 を要 す る が,蛋. 変 異 は,蛋. 白channelへ. の影響 を. のchannelの. 白 性 の 侵 入 門 戸 に 偶 然 到 達 す る迄 が律 速 段 階 に な る と. 構 成 蛋 白 の 同 定 の た め に 新 しい 膜 蛋 白 変 異 の 解 析 が 必. 思 わ れ る.Kornbergら70,71)に. 要 で あ る 事 は,論. spike蛋. 白(遺. DNAに. 伝 子Hの. よれ ば,φX174の. 産 物)が. 5.. 結 合 す る と侵 入 過 程 を促 進 し,spheroplast. 感 染 性 を15〜37倍 にお い て もH蛋. 高 め る と い う.彼 等 はphage感. 白 がDNAに. 白 はSS. れ をpilot蛋 DNAが. 染. 合 成 等)に. 白 と名 付 け た.こ. 脂 質 層 を 通 過 す る際 に,導. SS標. 品 に もH蛋. 更 に枯 草 菌phage. で 失 わ れ る事 や,T2の 蛋 白 を含 め て,感 を 強 調 した.し 抵 抗 性 で,酵. 関与する. 内 部 蛋 白,RNA. か し φX174. SS感. 方 法 の 開発 が 望 まれ る.更. や,H遺. 伝 子 の 変 異 が あ っ て もphage. 起 こ る事,spheroplastの. 離". が 出 現 す れ ば,有. plasmidに 既 にphage. 用 性 は 大 き い.機. 注入 が. DNAを. 離 核 酸 が 感 染 体 と考 え ら れ るviroid等. 文. 違 い,Ca2+〜Ba2+系. が 重 要 な 役 割 を 占 め る(spheroplast系. な おDNAの. 2) G. Guthrie, R.L.. に0.05M程. 染 率 は 減 少 す る).菌. 燐 酸 基 へ のCa2+の. 度. 系 の 特 徴 は,核. phys. Acta, 45, 199 (1960). 過 性 を高 め る事,表. 容能 を. 6) J. Foldes, T.A.. こ で 筆 者 は,低. 蛋 白 の 構 造 を 変 え て透. 8) R. Repaske: Biochim. Biophys. Acta, 22, 189 (1956);. 質 の 結 晶化 が 起 こ り,膜. 30, 225 (1958). れ だ けで は低温 依存. AやATPaseで. は否. 温 で のCa2+処. 理 で脂. 蛋 白subunitの. Trautner: Z. Vererbungsl., 95, 57. (1964). 9) G.D.. 過 性 に 関 与 す る膜 酵 素 を活 性. 化 す る 可 能 性 も,phospholipase. Compt.. 7) A. Taketo: D. Sc. Thesis, Kyushu University (1973). 層 に 複 合 体 を 形 成 し核 酸 を吸 着 す. 性 の説 明 を つ け 難 い.透. L. Emerique-Blum:. Rend. Acad. Sci., 250, 4227 (1960). 菌 表 面の陰 性荷 電 を中和 し. る 可 能 性 な ど が 考 え られ るが,そ. 定 的 で あ る.そ. 5) R. Wahl, J. Huppert,. 酸 の と り込 み が 低 温 で 速 か に 起 こ る事. 核 酸 の 接 近 を促 す 可 能 性 や,膜. 15b, 441 (1960). 4) M. Sekiguchi, A. Taketo, Y. Takagi: Biochim. Bio-. 同 程 度 で あ る75).Ca2+〜Ba2+. で あ ろ う.Ca2+やBa2+が. Sinsheimer: J. Mol. Biol., 2, 297. 3) P.H. Hofschneider: Z. Naturforsch.,. 表層の 理 で. 結 合 性 は,受. 11b, 138. (1960). 一 部 除 去 さ れ る だ け で 受 容 能 は 発 現 しな い.. 誘 起 し え な いMg2+と. の. (1956). では菌 体 外膜. 変 異 で 受 容 能 は 大 巾 に 変 化 す る し,EDTA処 LPSが. せ て,. 献. 1) A. Gierer, G. Schramm: Z. Naturforsch.,. 工 膜 で の 物 理 化 学 的 実 験 が 有 望 と思 わ れ る.. 加 え る と,感. 染"さ. 酸 感 染 の研 究 は,. 膜 蛋 白 自体 が核 酸 の通路 と. こ れ ら の 問 題 を 含 め て核 酸 の 生 体 膜 透 過 機 構 の 解 明 に. CaCl2を. 動 物 や 植 物 細 胞 に"感. 理 解 に も寄 与 す る も の と期 待 さ れ る.. こ の 仮 説 は 興 味 深 くは あ る が そ の ま ま で は 容 認 し難 い.. Spheroplastと. 物 物 理". 物 細 胞 のDNAを. 組 込 ま せ て 細 菌 に感 染 さ せ る例 の み な らず,. し て働 く可 能 性 が 否 定 され て い な い 事 等 を考 え る と,. は,人. 構 に 関 して は 生 化. 工 膜 系 で の"生. こ の よ う な遺 伝 子 工 学 へ の 応 用 だ け で な く,virus病 一般 や ,遊. 感 染 す る点 DNAの. 備 した. 白 を と り込 み 得 る系. 形 質 発 現 を 見 た と い う報 告 も あ る.核. ss72), Qβ. がspheroplastに. に,蛋. 的 解 析 の 重 要 性 を強 調 し た い.動. 重要性. の 利 点 と,SSに の特 長 と を,兼. 学 や 遺 伝 学 的 方 法 の他 に,人. phageのA. 裂 増 殖 能 を備 え. も高 い 受 容 能 を発 揮 す る 簡 便 な系 を確. 管又 は孔 隙. 白"の. 素 的 に 合 成 され た φX174. T7. もSSに. 対 し て 効 果 的 なspheroplast系. 染 能 はprotease. RNA73),. り に. 立 す る事 で あ ろ う.Ca2+〜Ba2+法. 感 染 性 がprotease. 染 に お け る"pilot蛋. DNA74)等. DSに. 白 が 残 っ て い る と主 張 し,. φ29のDNAの. わ. のpilot蛋. を つ く る と推 定 し て い る.Kornbergら70,71)は"遊 の φX174. お. 核 酸 感 染 の 今 後 の 技 術 的 課 題 は,分. 結 合 した ま ま細 胞 内 に 注. 入 され 複 製 の初 期 反 応(親RFの と 考 え,こ. を ま た な い.. φX174やS13のSS. Guthrie, R.L.. Sinsheimer: Biochim. Biophys.. Acta, 72, 290 (1963) 10) A. Taketo, S. Kuno: J. Biochem., 65, 361 (1969) 11) A. Taketo: J. Biochem., 75, 951 (1974). 配列 が 変化 し. 42.
(8) 核酸感染系の特質 12) A. Taketo: J. Biochem., 54, 520 (1963) 13) B.U.. Bowman, Jr., R.A.. Patnode:. (1965). Virology, 21,. 40) R. Ben-Gurion, Y. Ginzburg-Tiez: Biochem. Biophys.. 506 (1963). Res. Comm., 18, 226 (1965). 14) A. Taketo, M. Ono, H. Shibuya: J. Biochem., 57,. 41) M. Mandel, A. Hip: J. Mol. Biol., 53, 159 (1970). 488 (1965). 42) A. Taketo: J. Biochem., 72, 973 (1972). 15) C.L. Truitt, J.R.. Walker: Biochem. Biophys. Res.. 43) S.N.. Comm., 61, 1036 (1974). 44) M. Oishi, S.D.. 70, 1 (1972). 藤. Rubenstein,. 明,生. M.M.K.. Nass, S.S. Cohen: J.. Cosloy:. Biochem. Biophys. Res.. 45) A. Taketo: Z. Naturforsch., 46). 化 学,42,. 698. (1970). 武藤. 明,生. 47) A. Taketo,. 19) M. Rieber, N. Millan: Biochim. Biophys. Acta, 246,. 化 学,48,. 626. 30c, 520 (1975) (1976). S. Kuno: J. Biochem., 75, 59 (1974). 48) A. Taketo: J. Biochem., 75, 895 (1974). 384 (1971). 49) A.G.. 20) H. Osowiecki, B.A. Skalinska: Mol. Gen. Genet, 133,. Sabelrulov, A.V.. Avdeeva, B.N. Iliashenko:. Mol. Gen. Genet., 138, 351 (1975). 335 (1974). 50) U. Henning, I. Haller: FEBS Letters, 55, 161 (1975). 21) J. Lederberg: Proc. Natl. Acad. Sci. U.S., 42, 574. 51) P.A.. (1956). Manning, P. Reeves: Biochem. Biophys. Res.. Comm., 71, 466 (1976). 22) J. Lederberg: J. Bact., 73, 166 (1957). 52) B. Jann, K. Reske, K. Jann: Eur. J. Biochem., 60,. 23) R.H. Baltz: J. Mol. Biol., 62, 425 (1971). 239 (1975). 24) R.H. Baltz: Virology, 70, 52 (1976) 25) E.R.. Chang, L. Hsu: Proc. Natl.. Comm., 49, 1568 (1972). Bact., 104, 443 (1970) 18)武. Cohen, A.C.Y.. Acad. Sci. U.S., 69, 2110 (1972). 16) A. Taketo, S. Yasuda, M. Sekiguchi: J. Mol. Biol.,. 17) K.E.. (43). Ehrenfeld, A.L.. 53) H.G.. Koch: Biochim. Biophys.. Boman, D.A.. Monner: J. Bact., 121, 455. (1975). Acta, 169, 44 (1968). 54) P. Prehm, S. Stirm, B. Jann, K. Jann: Eur. J. Bio-. 26) M.H. Jeynes: Nature, 180, 867 (1957). chem., 56, 41 (1975). 27) A. Taketo: J. Biochem., 71, 507 (1972). 55) A. Taketo: Mol. Gen. Genet., 122, 15 (1973). 28) A. Taketo:. 56) A. Taketo: J. Gen. Appl. Microbiol., 21, 183 (1975). Mol. Gen. Genet.,. 139, 285 (1975). 29) A. Taketo: Mol. Gen. Genet., 148, 25 (1976). 57) R. Benzinger, L.W. Enquist, A. Skalka: J. Virol., 15,. 30) C.A. Coughlin: Nature, 212, 633 (1966). 861 (1975). 31) A. Taketo, S. Kuno: J. Biochem., 65, 369 (1969). 58) W. Wackemagel: Virology, 48, 94 (1972). 32) M. Sekiguchi, S. Iida: Proc. Natl. Acad. Sci. U.S., 58,. 59) H.B.. 2315 (1967) 33) S. Iida,. M. Sekiguchi:. J. Virol., 7, 121 (1971). J. Virol., 12, 733 (1973). 513 (1972). 61) R. Benzinger, P. Scheible: J. Virol., 13, 960 (1974). 35) R.P. Mackal, B. Werninghaus, E.A. Evans, Jr.: Proc.. 62) G. Hotz, R. Mauser: Mol. Gen. Genet., 104, 178. Natl. Acad. Sci. U.S., 51, 1172 (1964). (1969). 36) S. Hua, R.P. Mackal, B. Werninghaus, E.A. Evans,. 63) M.S. Rosenkranz: Nature, 242, 327 (1973). Jr.: Virology, 46, 192 (1971). 64) A. Taketo, S. Kuno: J. Biochem., 71, 497 (1972). 37) S. Ya. Dityatkin, K.V. Lisovskaya, N.N. Panzhava,. 65) S.D.. B.N. Iliashenko: Biochim. Biophys. Acta, 281, 319. Ehrlich, V. Sgaramella, J. Lederberg: J. Mol.. Biol., 105, 603 (1976) 66) V. Sgaramella, S.D. Ehrlich, H. Bursztyn, J. Leder-. (1972) Kaiser, D.S. Hogness: J. Mol. Biol., 2, 392. berg: J. Mol. Biol., 105, 587 (1976). (1960) 39) A.D.. Kaiser: J. MoL BioL, 12, 36. 60) L. Lawhorne, I. Kleber, C. Mitchell, R. Benzinger:. 34) A. Taketo, A. Hayashi, S. Kuno: J. Biochem., 71,. 38) A.D.. Strack, A.D.. (1965). 67) W. Wackemagel: Mol. Gen. Genet., 135, 61 (1974) Kaiser, R.B.. Inman: J. Mol. Biol., 13, 78. 68) R.K.. 43. Ray, D.P.. Burma: J. Virol., 5, 45 (1970).
(9) 生 物 物. (44). 69) M. Chakravorty, M. Levine: J. Virol., 5, 264 (1970) 70) S.M.. Jazwinski, A.A.. 理. Vol.. 73) S. Spiegelman, I. Haruna, I.B.. Lindberg, A. Komberg: Vi-. Holland, G. Beau-. dreau, D. Mills: Proc. Natl. Acad. U.S., 54, 919 (1965) 74) W.E. Masker, C.C.. rology, 66, 283 (1975) 71) S.M. Jazwinski, R. Marco, A. Komberg: Virology,. Richardson: J. MoL Biol., 100,. 557 (1976) 75) A.R.. 66, 294 (1975) 72) M. Goulian, A. Kornberg, R.L.. 17 No 1 (1977). Mathieson, J.Y.. Olayemi: Arch. Biochem.. Biophys., 169, 237 (1975). Sinsheimer: Proc.. Natl. Acad. Sci. U.S., 58, 2321 (1967). ABSTRACT. Properties. of Transfection. Systems Akira. Department. of Biochemistry,. School. of Medicine,. Kanazawa. TAKETO University. Properties of various transfection systems in E. coli have been surveyed. The recipient preparations include various spheroplasts (induced by lysozyme, penicillin, or glycine), plasmolyzed or osmotically-shocked cells, cell-envelope mutants, helper-infected bacteria, frozen-thawed cells and bacteria treated with Ca2+ or Ba2+. Efficiency of transfection depends on structure of nucleic acids as well as on competence of recipients. Thus, spheroplasts preferentially take up single-stranded nucleic acids, whereas Ca2+- or Ba2+-treated cells exhibit higher efficiency for double-stranded DNA. Unlike intact phages, free nucleic acids are sensitive to cellular nucleases even after uptake, and this sensitivity is also determined by structure of the infecting molecule (strandedness, circularity etc.). Mechanism of polynucleotide uptake into cytoplasm is quite obscure as yet. Although experimental evidence is lacking, it seems not improbable that nucleic acid penetrates a proteinous channel (or pore) rather than phospholipid layer. The Ca2+- or Ba2+-dependent uptake of DNA occurs very rapidly at low temperature and extremely sensitive to phosphate. Based on peculiar cryophilic property, an involvement of lipid crystallization has been postulated in this system. Such lipid crystallization might cause conformational change of protein pore to allow penetration of nucleic acid. Structure of the putative pore may be modulated by arrangement of lipopolysaccharides and other membrane proteins. Neutralization of negative charge on cell envelope is probably another effect of Ca2+ or Ba2+.. 44.
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