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化学と生物 Vol. 56, No. 7, 2018
データベースから発見されたガセリ菌のサブグループ
In silico 手法によるガセリ菌発見
微生物の分類は，ゲノムの読み取り技術とともに大き く変化してきた．化石が残る動物や植物と違い，微生物 の系統進化は推定が難しい．伝統的には，形態学（細胞 の形状など），生化学（糖の資化能や生育温度など），分 析化学（脂肪酸組成など），分子生物学（遺伝子配列に 基づく系統解析や，ゲノム全体の類似性を判別する DNA‒DNAハイブリダイゼーション；DDH）の結果を 総合的に判断する．特にDDHは重要な決め手であり，
DDH 70％という境界が種の指標とされてきた(1)． ただ，DDHや生化学試験は手間がかかるうえに，結 果の判断も難しい．補足情報として16S rRNA遺伝子配 列もよく使われるが，配列の保存度が高すぎる．配列が 99％以上一致しても別種であることが少なくない．そこ で 最 近 脚 光 を 浴 び て い る の が，Average nucleotide identity（ANI）と呼ばれる全ゲノム配列に基づく指標 である．この手法では，ゲノム全体を1,020 bpのフラグ メントに分断し，配列検索アルゴリズムで30％以上一 致するフラグメントの平均一致度を出す(2)．全ゲノムを 使 う の で 結 果 が 偏 り に く く，Multilocus sequencing analysis（MLSA）のように，利用する遺伝子配列を選 別する必要もない．ゲノム情報さえあれば計算機上で簡 単に実施できる点が画期的である．現在では公共データ ベースに多くのゲノム情報が蓄積されており，それらを 再利用できる点でも利便性が高い．一般には，DDH 70％の一致度がANI 95〜96％に相当するとされる．筆 者らは，ANI法を用いて乳酸菌やビフィズス菌ゲノム の再解析を実施してきた．その過程で，ガセリ菌の新種 を発見できたため，その経緯を紹介したい．
ヨーグルトにおけるプロバイオティクスとしてよく利
用されているガセリ菌（ ）は，特
に日本の乳業界が好む腸管由来乳酸菌である．DDBJ/
ENA/GenBankおよびSequence Read Archive（SRA）
には，精度の高いドラフトおよび全ゲノムデータが75 株も登録されている．これらの多くは，小児のう蝕（虫 歯）に関連する乳酸菌プロジェクトでアーカイブ化され たデータである．近頃はゲノムを決定するだけでは学術 論文として認められない(3)．そのため，未解析・未発表 のままSRAなどに登録される配列データが相当量存在 する．
さて，登録された全株間のANIを計算してみたとこ ろ，同じガセリ菌でもANI 94％を境に2グループに分 かれることがわかった(4)（図1）．ちなみに，ガセリ菌と 16S rRNA遺伝子配列が99％以上一致する近縁種に
と がある．分かれたガセリ菌 は，どの近縁種ともゲノムは大きく異なっていた．つま りガセリ菌の中に，別種に相当する2グループが混在す ることが示唆された．このような事例は珍しくない．生
化学的性状により当初 に分類
されていた菌株は，後にDDHにより
に再分類されている(5)． ガセリ菌の各グループに特徴的な遺伝子クラスターを 調べたところ，プロバイオティクスで知られるK7株を 含むグループ48株のうち39株が，ガセリシンT（gas- sericin T）と呼ばれるバクテリオシン（抗菌性ペプチ ド）の生合成遺伝子クラスターをそろえていた．さら に，類縁菌との競合解消に役立つアシルホモセリンラク トン分解酵素のホモログも，42株がもっていた．これ に対し，ガセリ菌の基準株ATC C33323を含むグループ
図1■ANI値によるガセリ菌の分類 文献4より再掲．
日本農芸化学会
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27株では，上記の遺伝子をいずれももたず，共通して もつ遺伝子クラスターにも特徴が見られなかった(4)．
上記の結果はゲノム情報のみに基づいている．そこで 従来の分類法でも同じ結果が得られるかを検証してみ た．種同定でしばしば利用される遺伝子，フェニルアラ ニルtRNA合成酵素の
α
-サブユニット（ ）やRNA ポリメラーゼα
サブユニット（ ）の配列を使って も，上記の2グループが確認できた．糖の資化能につい て調べたところ，ガセリシンをもつグループはメリビ オーズおよびラフィノース（いずれもオリゴ糖）を資化 できず，基準株のグループは資化できることがわかっ た．ただし，グループ間で細胞形態や膜脂質の組成に は，大きな違いが見られなかった．以上の知見から，ガ セリシンをもつグループは従来のガセリ菌とは異なる新種 “ ” candid．に値すると筆者らは考えて
おり，論文を投稿中である．
この新種はデータベースの中から発見されたという点 で興味深い．これまでの新種は，ハンターとも呼べる研 究者たちが野外調査で見つけてくる事例がほとんどで あった．しかしゲノム時代が進み，データベース中から も新種が見つかるようになった．今後ゲノム配列による 種同定が当たり前になれば，DDHだけでなく，生化学 や分析化学的試験をも省略できる時代が来るだろう．生 物学における情報処理の重要性はとどまるところを知ら ない．もちろん，実際の菌株を観察することが重要であ ることは言うまでもない．しかし，情報学を駆使するこ とで多くの手作業を省略できる可能性があることは，多 くの生物学者に知っておいてもらいたい．
1) L. G. Wayne, D. J. Brenner, R. R. Colwell, P. A. D. Gri- mont, O. Kandler, M. I. Krichevsky, L. H. Moore, W. E. C.
Moore, R. G. E. Murray, E. Stackebrandt : , 37, 463 (1987).
2) J. Goris, K. T. Konstantinidis, J. A. Klappenbach, T. Coe- nye, P. Vandamme & J. M. Tiedje:
, 57, 81 (2007).
3) D. R. Smith: , 16, 156 (2017).
4) I. Tada, Y. Tanizawa, A. Endo, M. Tohno & M. Arita:
, 36, 155 (2017).
5) T. Fujisawa, Y. Benno, T. Yaeshima & T. Mitsuoka:
, 42, 487 (1992).
（有田正規*1,2，遠藤明仁*3，多田一風太*4，谷沢靖洋*1， 遠野雅徳*5，*1 情報システム研究機構国立遺伝学研究 所，*2 理化学研究所環境資源科学研究センター，*3 東 京農業大学食香粧化学科，*4 総合研究大学院大学遺伝 学専攻，*5 農研機構畜産研究部門）
プロフィール
有田 正規（Masanori ARITA）
＜略 歴＞1994年 東 京 大 学 理 学 部 卒 業／
1999年同大学大学院理学系博士後期課程 満期退学，同年博士／2003年同大学院新 領域情報生命専攻助教授／2010年東京大 学理生物化学専攻准教授／2013年国立遺 伝学研究所教授，現在に至る＜研究テーマ と抱負＞メタボロミクス，ゲノミクス，微 生物発酵＜趣味＞微生物発酵，特にエタ ノール
遠藤 明仁（Akihito ENDO）
＜略歴＞2000年東京農業大学農学部農芸 化学科卒業／2005年同大学大学院農学研 究科醸造学専攻博士後期課程修了／2008 年ステレンボッシュ大学（南アフリカ）微 生物学科博士研究員／2010年トゥルク大 学機能性食品フォーラム上級研究員／2013 年東京農業大学生物産業学部准教授，現在 に至る＜研究テーマと抱負＞フルクトフィ リック乳酸菌の環境適応と産業利用，腸内 細菌と健康＜趣味＞サッカー，旅行 多田 一風太（Ipputa TADA）
＜略歴＞2016年沖縄高専専攻科卒業／同 年総合研究大学院大学入学，現在に至る
＜研究テーマと抱負＞バイオインフォマ ティクス，メタボロミクス，ゲノミクス
＜趣味＞プログラミング，読書
谷沢 靖洋（Yasuhiro TANIZAWA）
＜略 歴＞1999年 東 京 大 学 理 学 部 卒 業／
2001年同大学大学院理学系修士課程修 了／2016年同大学大学院新領域博士後期 課程修了／同年国立遺伝学研究所生命情報 研究センター特任研究員，現在に至る＜研 究テーマと抱負＞ゲノミクス，バイオイン フォマティクス＜趣味＞筋トレ，温泉
遠野 雅徳（Masanori TOHNO）
＜略 歴＞2003年 東 北 大 学 農 学 部 卒 業／
2008年同大学大学院農学研究科博士課程 満期退学，同年博士（農学）／2009年日本 学術振興会特別研究員PD／2010年農研機 構畜産草地研究所研究員／2016年農研機 構畜産研究部門主任研究員，現在に至る
＜研究テーマと抱負＞連携を大切に誰かの 役に立つ農学分野の研究・技術開発に取り 組みたいと思っています＜趣味＞読書，旅 行，山歩き，温泉巡り
Copyright © 2018 公益社団法人日本農芸化学会 DOI: 10.1271/kagakutoseibutsu.56.459
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