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A novel outer membrane transport system for aromatic compounds mediated by various TonB-dependent receptors

Research Project

Project/Area Number 15H04473
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Applied microbiology
Research InstitutionNagaoka University of Technology

Principal Investigator

Masai Eiji  長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (20272867)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 城所 俊一  長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (80195320)
笠井 大輔  長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (80452085)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥17,030,000 (Direct Cost: ¥13,100,000、Indirect Cost: ¥3,930,000)
Fiscal Year 2018: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2017: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2016: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2015: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Keywordsリグニン / 芳香族化合物 / 外膜輸送 / バクテリア / Sphingobium / リグニン由来化合物 / 外膜トランスポーター / Sphingobium属細菌
Outline of Final Research Achievements

So far, only passive transporters such as porins and substrate-specific channels had been reported for the outer membrane transport of aromatic compounds in gram-negative bacteria. In this study, we revealed that the TonB system, which is generally involved in the active transport of siderophore, vitamin B12, and saccharides, is responsible for the outer membrane transport of a biphenyl-type lignin-derived compound (5,5’-dehydrodivanillate) in Sphingobium sp. SYK-6. In this system, the outer membrane transport is mediated by an outer membrane-localized TonB-dependent receptor (TBDR) encoded by ddvT. It is known that the TonB complex localized in the inner membrane plays a role in transmitting the energy derived from the proton motive force to TBDR. This study suggests that among the multiple SYK-6 genes encoding the components of the TonB complex, tonB1, exbB1, and exbD1 are involved in the uptake of 5,5’-dehydrodivanillate.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究により初めてTonB-dependent receptorが芳香族化合物の外膜輸送に関与することが明らかにされた。本研究で得られた成果は、グラム陰性菌における芳香族化合物の外膜輸送の解明に大きく貢献するとともに、微生物に新たな芳香族化合物の取り込み能を付与することや基質の取り込み量の適切な制御を可能にすることが期待される。将来的には、細菌による有用物質生産やバイオレメディエーションの高効率化のための新たな技術開発につながると考えられる。

Report

(5 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (23 results)

All 2018 2017 2016 2015 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (19 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] DdvK, a Novel Major Facilitator Superfamily Transporter Essential for 5,5'-Dehydrodivanillate Uptake by Sphingobium sp. Strain SYK-62018

    • Author(s)
      Kosuke Mori, Koh Niinuma, Masaya Fujita, Naofumi Kamimura, Eiji Masai
    • Journal Title

      Applied and Environmental Microbiology

      Volume: 84 Issue: 20

    • DOI

      10.1128/aem.01314-18

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Identification of the protocatechuate transporter gene in Sphingobium sp. strain SYK-6 and effects of overexpression on production of a value-added metabolite2018

    • Author(s)
      Kosuke Mori, Naofumi Kamimura, Eiji Masai
    • Journal Title

      Applied Microbiology and Biotechnology

      Volume: 印刷中 Issue: 11 Pages: 4807-4816

    • DOI

      10.1007/s00253-018-8988-3

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
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  • [Presentation] The Initial Stage of the Bacterial Catabolism of Lignin-Derived Aromatics: How Do Bacterial Cells Take up These Aromatics?2018

    • Author(s)
      Eiji Masai
    • Organizer
      Gordon Research Conference: Lignin 2018
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Bacterial outer membrane transport of lignin-derived aromatics2018

    • Author(s)
      Masaya Fujita, Kosuke Mori, Naofumi Kamimura, Eiji Masai
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      Gordon Research Conference: Lignin 2018
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] バクテリアにおけるリグニン由来芳香族化合物取り込みシステム2018

    • Author(s)
      森光佑, 藤田雅也, 新沼皐, 上村直史, 政井英司
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      藤田雅也, 森光佑, 上村直史, 政井英司
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      第63回リグニン討論会
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  • [Presentation] Sphingobium sp. SYK-6株におけるリグニン由来ビフェニル化合物代謝系遺伝子群の転写制御機構2018

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      新沼皐, 荒木拓馬, 上村直史, 政井英司
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      生命科学系フロンティアミーティング2018
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      新沼皐, 荒木拓馬, 上村直史, 政井英司
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  • [Presentation] バクテリア細胞外膜における植物由来芳香族化合物取り込みメカニズムの解明2017

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      藤田 雅也, 森 光祐, 上村 直史, 政井 英司
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      第12回トランスポーター研究会年会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] バクテリア外膜おけるリグニン由来芳香族化合物取り込みメカニズムの解明2017

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      藤田 雅也, 森 光祐, 上村 直史, 政井 英司
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      第10回北陸合同バイオシンポジウム
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Sphingobium属細菌におけるリグニン由来ビフエニル型化合物の取り込み・代謝を調節する転写制御システム2017

    • Author(s)
      新沼 皐, 荒木 拓馬, 上村 直史, 政井 英司
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      第10回北陸合同バイオシンポジウム
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Sphingobium属細菌におけるリグニン由来化合物の外膜輸送システム2016

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      藤田雅也, 森光佑, 上村直史, 笠井大輔, 福田雅夫, 政井英司
    • Organizer
      日本農芸化学会2016年度大会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター
    • Year and Date
      2016-03-28
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] バクテリアにおける芳香族化合物の細胞外膜輸送メカニズム2016

    • Author(s)
      藤田雅也, 森光祐, 上村直史, 笠井大輔, 福田雅夫, 政井英司
    • Organizer
      第57回新潟生化学懇話会
    • Place of Presentation
      新潟県新潟市 新潟大学 新潟医療人育成センター
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] バクテリア細胞外膜における芳香族化合物輸送メカニズムの解明2016

    • Author(s)
      藤田雅也, 森光祐, 上村直史, 笠井大輔, 福田雅夫, 政井英司
    • Organizer
      第11回トランスポーター研究会年会
    • Place of Presentation
      京都府宇治市 京都大学宇治キャンパス
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] バクテリアにおけるリグニン由来化合物の外膜輸送システム2015

    • Author(s)
      藤田雅也, 森光佑, 上村直史, 笠井大輔, 福田雅夫, 政井 英司
    • Organizer
      第60回リグニン討論会
    • Place of Presentation
      筑波大学
    • Year and Date
      2015-11-05
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Outer-Membrane Transport of Lignin-Derived Aromatics in Sphingobium sp. SYK-62015

    • Author(s)
      Masaya Fujita, Kosuke Mori, Naofumi Kamimura, Daisuke Kasai, Masao Fukuda, Eiji Masai
    • Organizer
      The 4th International GIGAKU Conference
    • Place of Presentation
      長岡技術科学大学
    • Year and Date
      2015-06-20
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      2015 Annual Research Report
  • [Remarks] 長岡技術科学大学 生物機能工学専攻 微生物代謝工学研究室

    • URL

      http://bio.nagaokaut.ac.jp/~masai-l/index.html

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      2016 Annual Research Report
  • [Remarks] 長岡技術科学大学 生物機能工学専攻

    • URL

      http://bio.nagaokaut.ac.jp

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      2016 Annual Research Report

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Published: 2015-04-16   Modified: 2020-03-30  

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