研究の概要。防御機構に関わる遺伝子（制限酵素遺伝子）を破壊すると、電気パルスを使う方法（エレクトロポレーション）により外来DNAを導入する効率が飛躍的に高まった（長浜バイオ大学提供）

　遺伝子組み換えが難しい細菌を、組み換えやすく改変することに成功した、と長浜バイオ大学と名古屋大学の研究グループが発表した。組み換えを困難にするハードルが、細菌が外来のDNAから身を守る防御機構にあることを裏付け、成果を導いた。改変したのは生物を利用し役立つ物質を作る「バイオものづくり」に有望とみられる細菌の一種。同じ手法を、さまざまな細菌に応用できる期待があるという。 　組織や細胞、遺伝子などの生物の部品を組み合わせて生命の機能を設計し、目的の機能を持つ細胞や生物を作り出す「合成生物学」の研究が近年、活発だ。例えばゲノム（全遺伝情報）編集技術の「クリスパー・キャス9」が貢献しており、開発した米独の研究者2人が2020年にノーベル化学賞を受賞している。合成生物学を物質生産に利用するのがバイオものづくりで、化石資源を使わない“持続可能な”物質生産として、各国で重要分野と位置づけられている。

　バイオものづくりには、微生物の基となる「基盤微生物」が必要で、遺伝子を組み換えやすい大腸菌が多用されてきた。例えば糖尿病患者の血糖値を下げるインスリン製剤の製造では、ヒトのインスリンの遺伝子を大腸菌に組み込み、発現させている。ただ自然界の細菌の多くは、人類が利用するための遺伝子組み換えが困難で、利用しにくい。大腸菌が生存できない環境でも増殖でき、より複雑な物質を作れる基盤微生物が求められてきた。

　こうした中で研究グループは、有望な細菌としてアシネトバクター属細菌「Tol5（トルファイブ）」に注目した。Tol5はさまざまな炭化水素を栄養として利用でき、毒性が高い有機溶剤のトルエンを分解し、しかも生成物を回収しやすいなどの利点がある。一方、遺伝子組み換えが難しいとされてきた。

　実験では、Tol5の外来DNAに対する防御機構に着目。これに関わる2つの遺伝子を欠損させた場合に、電気パルスを使い外来DNAを導入する効率が、約5.7万倍も向上した。Tol5の遺伝子組み換えが難しいのは、防御機構のためであることを実証した。