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微生物ゲノム情報に基づいた新規代謝機構の解明

Research Project

Project/Area Number 11J03910
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Chemistry related to living body
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

横大路 裕介  京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2011 – 2012
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
Fiscal Year 2012: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywordsアーキア / 代謝 / アミノ酸代謝 / Glutamatic acid / glutamate dehydrogenase / Thermococcus / glutamic acid
Research Abstract

本研究ではアーキアの未知の代謝に着目し、ゲノム情報を利用して新規代謝経路の解明に努めてきた。特に超好熱性アーキアThermococcus kodakarensisの中央代謝の一つであるアミノ酸異化代謝についてより深い理解を目指した。本代謝は3段階の反応で行われる。まず初段階のアミノ基の酸化反応を触媒するamino acid dehydrogenase活性を細胞抽出液を用いて検討したところ、Gluに対する高い活性とAla,Val,Gln,Cys,Thrに対する弱い活性が検出された。
一方ゲノム情報からはglutamate dehydrogenase (GDH)のみ存在が推定されていた。そこでGDH遺伝子を破壊したところ、Thr以外のアミノ酸に対する活性が検出されず、これらがGDHによるものであったことが明らかとなった。さらにアミノ酸のみに依存した生育条件ではGDH破壊株は全く生育せず、GDHが全ての異化代謝されるアミノ酸の初期酸化を担っていることが明らかとなった。またGDH破壊株はpyruvateを添加した培地では通常通り生育した。この時培養液のアミノ酸および対応する有機酸を定量すると、宿主株よりもアミノ酸全体の分解がより進んでいた。つまりpyruvateのような2-オキソ酸が豊富に存在する時、GDHはアミノ酸の異化代謝を全体的に抑える役割を持っていることが明らかとなった。
次にGluの異化代謝の2,3段階目について遺伝学的解析を行った。ゲノム上にそれぞれ5つ存在するホモログ遺伝子のうち、生化学的解析により同定されていた2-oxoglutarate : ferredoxin oxidoreductaseおよびsuccinyl-CoA synthetaseのみがGluの異化代謝に寄与していることを破壊株の生育の観察と培地中のアミノ酸・有機酸の定量により明らかにした。

Report

(2 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2013 2012 2011

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results)

  • [Journal Article] Genetic examination of initial amino acid oxidation and glutamate catabolism in the hyperthermophilic archaeon Thermococcus kodakarensis2013

    • Author(s)
      Yokooji, Y., Sato, T., Fujiwara, S., Imanaka. T., Atomi, H.
    • Journal Title

      Journal of Bacteriology

      Volume: VOL 195 Issue: 9 Pages: 1940-1948

    • DOI

      10.1128/jb.01979-12

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] CoA biosynthesis in archaea2013

    • Author(s)
      Atomi, H., Tomita, H., Ishibashi, T., Yokooji, Y., Imanaka, T.
    • Journal Title

      Biochemical Society Transactions

      Volume: VOL 41 Issue: 1 Pages: 427-431

    • DOI

      10.1042/bst20120311

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Programmable plasmid interference by the CRISPR-Cas system in Thermococcus kodakarensis2013

    • Author(s)
      Elmore, JR., Yokooji, Y., Sato, T., Olson, S., Glover, CV. 3rd, Graveley, BR., Atomi, H., Terns, RM., Terns MP.
    • Journal Title

      RNA biology

      Volume: VOL 10(印刷中)

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Biochemical characterization of pantoate kinase, a novel enzyme necessary for coenzyme A biosynthesis in the Archaea2012

    • Author(s)
      Tomita, H., Yokooji, Y., Ishibashi, T., Imanaka. T., Atomi. H.
    • Journal Title

      Journal of Bacteriology

      Volume: VOL 194 Issue: 19 Pages: 5434-5443

    • DOI

      10.1128/jb.06624-11

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A detailed biochemical characterization of phosphopantothenate synthetase, a novel enzyme involved in coenzyme A biosynthesis in the Archaea2012

    • Author(s)
      Ishtbashi, T., Tomita, H., Yokooji, Y., Morikita, T., Watanabe, B., Hiratake, J., Kishimoto, A., Kita, A., Miki, K., Imanaka
    • Journal Title

      Extremophiles

      Volume: VOL 16 Issue: 6 Pages: 819-828

    • DOI

      10.1007/s00792-012-0477-5

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Biochemical and genetic characterization of the three metabolic routes in Thermococcus kodakarensis linking glyceraldehyde 3-phosphate and 3-phosphoglycerate2011

    • Author(s)
      Matsubara K, Yokooji Y, Atomi H, Imanaka T
    • Journal Title

      Molecular Microbiology

      Volume: 81巻5号 Issue: 5 Pages: 1300-1312

    • DOI

      10.1111/j.1365-2958.2011.07762.x

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed

URL: 

Published: 2011-12-12   Modified: 2024-03-26  

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