ウラシル化ゲノムを有するシュードモナス・プティダの環境性能

Environmental performance of Pseudomonas putida with a uracylated genome.

• Elena Algar
• Yamal Al-Ramahi
• Victor de Lorenzo
• Esteban Martínez-García

抄録

チミン(T)の全体がウラシル(U)で約20%置換されたゲノムを持つ土壌細菌Pseudomonas putidaの変異体を、ウング(ウラシルDNAグリコシラーゼ)とダット(デオキシウリジン5'-三リン酸ヌクレオチドヒドロラーゼ)遺伝子を欠失させることによって作製した。プロテオミクス比較の結果、∆ ung ∆ dut 細胞では野生型と比較して 281 個のアップレギュレーションされたタンパク質と 96 個のダウンレギュレ ーションされたタンパク質が検出され、その多くはヌクレオチド代謝に関与していることが明らかになった。また、ゲノムウラシル化は、予想外にも、P. putidaの総環境耐久性プロファイルをあまり変化させず、自然突然変異誘発をわずか2倍に増加させ、異種タンパク質の発現を十分にサポートした。U-濃縮DNAは、ウラシルDNAグリコシラーゼをコードする受容体の塩基切除修復によって分解される可能性があるため、我々は∆ ung ∆ dut細胞に由来する遺伝物質が、同種内または一般的に使用されている大腸菌株へと拡散する可能性を試験した。形質転換およびコンジュゲーション実験により、U含有プラスミドの水平遺伝子導入は、標準的なDNAから作られたものよりも2桁も悪いことが明らかになりました。この図は、確実な封じ込めを保証するものではありませんが、組換え遺伝子構築物の飛散を抑制するための一般的な戦略を示唆しています。

A variant of the soil bacterium Pseudomonas putida with a genome containing a ∼ 20% replacement of the whole of thymine (T) by uracil (U) was made by deleting genes ung (uracil DNA glycosylase) and dut ( deoxyuridine 5'-triphosphate nucleotide hydrolase) . Proteomic comparisons revealed of 281 up-regulated and 96 down-regulated proteins in the ∆ ung ∆ dut cells as compared to the wild-type, many of them involved in nucleotide metabolism. Unexpectedly, genome uracylation did not change much the gross environmental endurance profile of P. putida , increased spontaneous mutagenesis by only 2-fold and supported expression of heterologous proteins well. Since U-enriched DNA is potentially degraded by the base excision repair of recipients encoding an uracil DNA glycosylase, we then tested the spread potential of genetic material originated in the ∆ ung ∆ dut cells either within the same species or to a commonly used E. coli strain. Transformation and conjugation experiments revealed that horizontal gene transfer of U-containing plasmids fared worse than those made of standard DNA by 2 orders of magnitude. While this figure does not guarantee certainty of containment, it suggests a general strategy for curbing dispersal of recombinant genetic constructs.

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