[S3] Symposium 3
Genome analysis opens up new frontiers in phage research

[S3-3] Analysis of pseudolysogenic lifecycle of Clostridium botulinum types C and D phages

Yoshihiko Sakaguchi¹, Akira Take¹, Kazuyoshi Gotoh², Yumiko Yamamoto², Tomoko Kohda³, Masafumi Mukamoto³, Shunji Kozaki³, Shunji Hayashi¹, Tetsuya Hayashi⁴, Keiji Oguma² (¹Dept. Microbiol., Kitasato Univ. Sch. Med., ²Dept. Bacteriol., Okayama Univ. Grad. Sch. Med. Dent. Pharm. Sci., ³Dept. Vet., Sci., Grad. Sch. Lif. Environ. Sci., Osaka Prefect. Univ., ⁴Dept. Bacteriol., Facul. Med. Sci., Kyushu Univ.)

ボツリヌス毒素は，抗原性によりA型からG型に分類される．この中でC型とD型毒素の産生性は，バクテリオファージ（ファージ）よって支配されている．我々は，C型毒素遺伝子保有ファージ（c-st）のゲノム解析を行い，本ファージの様々な特徴を明らかにした．
本ファージの全塩基配列は185,681 bpで，ゲノムの両末端には403 bpのterminal direct repeatが存在した．本ファージゲノム上には，C型神経毒素を含む198個のタンパク質コード領域（ORF）が同定された．また，枯草菌のSPβファージゲノムのORFと有意な相同性を示したことから，c-stはSPβ類縁のファージであることが示唆された．本ファージゲノム上には，新しいタイプのinsertion sequence (IS)が多数存在し，ゲノムの約10%を占めていた．さらに，溶原株においては，本ファージDNAは環状で存在することも明らかとなった（偽溶原化）．偽溶原化には，tubZ, tubR, tubSおよびtubYの遺伝子が関わっていた．詳細には，TubZが微小管を形成し，これにTubR, TubS, TubYが作用することで，エピソーム様に存在するファージDNAの分配を調節していることが明らかとなった．一方，野生型を長期間継代培養することで，ゲノムサイズが約160 kbpと約165 kbpに変化しており，約140 kbpの領域が共通していた．本領域には，C型神経毒素，ファージ構造および溶原化に関わる遺伝子群が保存されていた．
c-stが溶原化するために，溶菌酵素が必須である．これは，ファージセラピーを開発するために重要な情報となる．そこで，我々は，遺伝子機能予測により，c-stのゲノム上から2つの溶菌酵素を推定した．現在，これらの遺伝子を個々に発現・精製し，その機能を解析している．