リグニン代謝系多重遺伝子族エ-テラーゼの構造と発現制御

• Project/Area Number: 08760074
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 応用微生物学・応用生物化学
• Research Institution: Nagaoka University of Technology
• Principal Investigator: 政井 英司 長岡技術科学大学, 工学部, 講師 (20272867)
• Project Period (FY): 1996
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1996)
• Budget Amount: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 1996: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: リグニン / 生分解 / グルタチオンS-トランスフェラーゼ / β-アリールエーテル / β-エ-テラーゼ

Research Abstract

リグニン分解で最も重要な反応段階であるβ-アリールエーテル開裂に関与するSphingomonas paucimobilis SYK-6のligDFE遺伝子下流領域の塩基配列を決定した。その結果、ligEの78-bp下流に795-bpのopen rerading frameが見いだされligGと命名した。ligGの推定アミノ酸配列はオーキシンで誘導されるタバコのグルタチオンS-トランスフェラーゼ(GST)様酵素と24%の相同性を示したのをはじめ、多くの植物由来GSTと相同性を示した。このことからβ-エ-テラーゼ・オペロンには3種の異なるGST様遺伝子(ligFEG)が存在することが示された。ligGは大腸菌において顕著な発現が見られなかったため、6XHis tagを持つ融合遺伝子として発現を行った。発現した約30kDaの蛋白質を用いてβ-エーテル開裂能とGSTの各種基質に対する反応性を調べたが、いずれの基質にも反応性を示さなかった。LigGはβ-アリールエーテル開裂以外の反応に関与しているものと考えられた。
ligDFEGの発現制御を明らかにするために、各種リグニンモデル化合物の存在下とLB培地で生育したSYK-6のβ-エ-テラーゼ活性を比較したところβ-エーテル化合物によって4倍程度の活性化が見られた。この活性化が転写レベルでおきていることを確認するために、ligD内部に相同組換えによってlacZ遺伝子をレポーターとして導入した株を作製した。その株のLacZ活性はリグニンモデル化合物によって2倍程度の活性化が認められ、β-エーテル化合物によっては3倍以上の活性化が見られた。このことからβ-エ-テラーゼオペロンはそのレベルは高くないものの、β-エ-テラーゼ化合物によって特異的に転写誘導されることが示唆された。