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Elucidation of glucolipids localization and their chaperone function in Bacillus subtilis

Research Project

Project/Area Number 15K18664
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Applied microbiology
Research InstitutionSaitama University

Principal Investigator

Matsuoka Satoshi  埼玉大学, 理工学研究科, 講師 (90509283)

Research Collaborator HARA Hiroshi  
MATSUMOTO Kouji  
SEKI Takahiro  
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords糖脂質 / シャペロン / ECFシグマ / アンチシグマ / 枯草菌 / 細胞形態 / 膜タンパク質 / UgtP / グリセロ糖脂質
Outline of Final Research Achievements

In Bacillus subtilis, the ugtP mutant, which lacks glyceroglucolipids, shows abnormal morphology and activation of some extracytoplasmic function (ECF) sigma factors (σM, σV and σX) in the log phase. Conversely, the expression of monoglucosyldiacylglycerol (MGlcDG) synthase (alMGS) from Acholeplasma laidlawii almost completely suppresses the ugtP disruptant phenotype. Activation of ECF sigmas in the ugtP mutant is decreased by alMGS expression. When alMGS and alDGS (A. laidlawii diglucosyldiacylglycerol (DGlcDG) synthase) are simultaneously expressed, σX activation is repressed to wild type level. These observations suggest that MGlcDG molecules are required for maintenance of B. subtilis cell shape and regulation of ECF sigmas, and that DGlcDG regulates σX activity. The activation of ECF sigmas is not accompanied by proteolysis of anti-σ. Thus, glyceroglucolipids may have the specific role of helping membrane proteins function by acting in the manner of chaperones.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究成果から、枯草菌糖脂質が膜タンパク質アンチシグマを介したECF シグマの活性化機構において、シャペロンのように働いているなど、新たな知見が得られた。またMGlcDGが枯草菌の細胞形態維持に重要であるなど脂質分子種特異的な機能が明らかとなった。糖脂質および糖脂質を基質として合成されるリポテイコ酸(LTA)は、グラム陽性病原菌の病原性・宿主の抗原認識にも密接に関わっており、本研究から糖脂質の欠損でLTA構造が変化することが明らかとなった。糖脂質の欠損は様々な抗生物質やストレスに感受性になることから、UgtPがグラム陽性病原菌に対する薬剤開発のための新たな標的として有望であることが示された。

Report

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

    (34 results)

All 2019 2018 2017 2016 2015 Other

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (29 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Activation of extracytoplasmic function sigma factors upon removal of glucolipids and reduction of phosphatidylglycerol content in <i>Bacillus subtilis</i> cells lacking lipoteichoic acid2019

    • Author(s)
      Seki Takahiro、Furumi Takuya、Hashimoto Michihiro、Hara Hiroshi、Matsuoka Satoshi
    • Journal Title

      Genes & Genetic Systems

      Volume: 94 Issue: 2 Pages: 71-80

    • DOI

      10.1266/ggs.18-00046

    • NAID

      130007638723

    • ISSN
      1341-7568, 1880-5779
    • Year and Date
      2019-04-01
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  • [Journal Article] Biological functions of glucolipids in <i>Bacillus subtilis</i>2017

    • Author(s)
      Matsuoka S.
    • Journal Title

      Genes & Genetic Systems

      Volume: 92 Issue: 5 Pages: 217-221

    • DOI

      10.1266/ggs.17-00017

    • NAID

      130006681920

    • ISSN
      1341-7568, 1880-5779
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  • [Journal Article] Suppression of abnormal morphology and extracytoplasmic function sigma activity in Bacillus subtilis ugtP mutant cells by expression of heterologous glucolipid synthases from Acholeplasma laidlawii.2016

    • Author(s)
      Satoshi Matsuoka, Takahiro Seki, Kouji Matsumoto, and Hiroshi Hara
    • Journal Title

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      Volume: 80 Issue: 12 Pages: 2325-2333

    • DOI

      10.1080/09168451.2016.1217147

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    • Author(s)
      Takahiro Seki, Ryota Mineshima, Michihiro Hashimoto, Kouji Matsumoto, Hiroshi Hara, Satoshi Matsuoka
    • Journal Title

      Genes & Genetic Systems

      Volume: 90 Issue: 2 Pages: 109-114

    • DOI

      10.1266/ggs.90.109

    • NAID

      130005098892

    • ISSN
      1341-7568, 1880-5779
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      日本農芸化学会2017年度大会
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      京都女子大学(京都市東山区)
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      2017-03-19
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      Matsuoka S., Seki T., Matsumoto K., Hara H.
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      19th International Conference on Bacilli & Gram-Positive Bacteria
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      松岡聡
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      日本遺伝学会第88回大会
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      日本大学国際関係学部三島駅北口校舎(静岡県三島市)
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      日本遺伝学会第88回大会
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      2016年度グラム陽性菌ゲノム機能会議
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      KKRホテル熱海(静岡県熱海市)
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      2016年度グラム陽性菌ゲノム機能会議
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      KKRホテル熱海(静岡県熱海市)
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      2016-08-30
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      ホテルグリーンピア南阿蘇(熊本県阿蘇郡南阿蘇村)
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      2016-06-03
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      日本農芸化学会2016年度大会
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      関貴洋、松岡聡、松本幸次、原 弘志
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      日本農芸化学会2016年度大会
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      札幌コンベンションセンター(北海道札幌市白石区
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      2016-03-27
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      松岡聡、松本幸次、朝井計、原弘志
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      第10回日本ゲノム微生物学会年会
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      東京工業大学大岡山キャンパス(東京都目黒区)
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      2016-03-04
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      第5回遺伝研研究会「最近細胞の増殖と分化研究の新展開」
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      国立遺伝学研究所(静岡県三島市)
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      2015-11-06
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      東北大学川内北キャンパス(宮城県仙台市青葉区)
    • Year and Date
      2015-09-24
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      東北大学川内北キャンパス(宮城県仙台市青葉区)
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      2015-09-24
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      里湯昔話雄山荘(滋賀県大津市)
    • Year and Date
      2015-08-27
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    • Organizer
      第12回21世紀大腸菌研究会
    • Place of Presentation
      琵琶湖グランドホテル京近江(滋賀県大津市)
    • Year and Date
      2015-06-04
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    • Author(s)
      関貴洋、峯島良太、橋本理尋、松岡聡、松本幸次、原弘志
    • Organizer
      第57回日本脂質生化学会
    • Place of Presentation
      一橋大学(東京都国立市)
    • Year and Date
      2015-05-28
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  • [Remarks] PSRU_Publications

    • URL

      http://park.saitama-u.ac.jp/~tozawa/Publications.html

    • Related Report
      2017 Research-status Report

URL: 

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

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