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Reassessment of survival strategy during post-exponential growth phase by exploring novel functions of the transcription machinery and related networks.

Research Project

Project/Area Number 16H04903
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Applied microbiology
Research InstitutionTokyo University of Agriculture

Principal Investigator

YOSHIKAWA Hirofumi  東京農業大学, 生命科学部, 教授 (50175676)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2018: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2017: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2016: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000)
KeywordsRNA ポリメラーゼ / コア酵素 / 転写開始機構 / プロモーター認識 / 緊縮応答 / 異種遺伝子発現 / 枯草菌 / 耐熱化 / RNAポリメラーゼ / 遺伝子発現 / 機能ネットワーク / 実験進化 / 農芸化学 / 応用微生物 / ゲノム / トレードオフ
Outline of Final Research Achievements

Fundamental biological functions are typically consolidated during the stage after logarithmic growth phase and various phenomena related in this stage have been found to be associated with transcriptional machinery in Bacillus subtilis. Our findings are summarized in three aspects. One, the deceleration of transcription grant thermotolerance to the cells. Two, the altered preference of the initiation nucleotide confers stringent response independent on the cellular GTP level. Third, the altered preference of discriminator sequence makes the cells possible to recognize heterogeneous promoter. These findings uncovered new functions of RNA polymerase core enzyme, which had an important role for the survival strategy during the post-exponential growth phase. In addition, our comprehensive study on the stringent control revealed that an S-adenosyl methionine (SAM) had a role on the de novo GTP biosynthesis pathway by regulating the activity of the IMP dehydrogenase, GuaB.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

転写装置に関する知見は多いが、本研究のように対数増殖後期の細胞機能が転写装置と密接な接点を持つことが新たに判明し、特にコア酵素の役割は単なる重合酵素ではなく、さまざまな制御機構に関わっていることを明らかにした。プロモーターや転写開始点認識に関わるコア酵素の役割は、50年近く謎であった現象を解明した点で学術的意義は高い。またメチオニン感受性は不可思議な現象であったが、GTP合成系との関連を解明した点は核酸代謝における大きな学術的成果である。本研究の成果は、転写装置の新しい知見を元に異種遺伝子発現における種の壁を越えるアイデアに発展し、微生物生産という産業レベルでも大きな社会的意義も包括している。

Report

(4 results)
  • 2019 Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (28 results)

All 2020 2019 2018 2017

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (25 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Novel (p)ppGpp<sup>0</sup> suppressor mutations reveal an unexpected link between methionine catabolism and GTP synthesis in <i>Bacillus subtilis</i>2020

    • Author(s)
      Osaka Natsuki、kanesaki Yu、Watanabe Megumi、Watanabe Satoru、Chibazakura Taku、Takada Hiraku、Yoshikawa Hirofumi、Asai Kei
    • Journal Title

      Molecular Microbiology

      Volume: 00 Issue: 6 Pages: 1-15

    • DOI

      10.1111/mmi.14484

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      Takada H., Shiwa Y., Takino Y., Osaka N., Ueda S., Watanabe S., Chibazakura T., Su'etsugu M., Utsumi R., Yoshikawa H
    • Journal Title

      Microbiology

      Volume: 164 Issue: 4 Pages: 670-684

    • DOI

      10.1099/mic.0.000625

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  • [Journal Article] Essentiality and function of WalK/WalR two-component system: the past, present, and future of research.2018

    • Author(s)
      Takada H, Yoshikawa H.
    • Journal Title

      Biosci Biotechnol Biochem.

      Volume: 印刷中 Issue: 5 Pages: 741-751

    • DOI

      10.1080/09168451.2018.1444466

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      大坂夏木、高田啓、兼崎友、門屋亨介、田口精一、渡辺智、千葉櫻拓、吉川博文、朝井計
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      渡辺愛美,円谷優佑,大坂夏木,兼崎友,朝井計,吉川博文
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      大坂夏木,高田啓,多喜乃雄太,兼崎友,渡辺智,千葉櫻拓,吉川博文、朝井 計
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      大坂夏木,高田啓,多喜乃雄太,兼崎友,渡辺智,千葉櫻拓,吉川博文,朝井計
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      日本農芸化学会
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      京都女子大学(京都市)
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      2017-03-19
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      日本農芸化学会
    • Place of Presentation
      京都女子大学(京都市)
    • Year and Date
      2017-03-18
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      日本農芸化学会
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      京都女子大学(京都市)
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      2017-03-18
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  • [Presentation] SigI とWalKR による枯草菌の増殖維持の制御ネットワークの解析2017

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      朝井 計、清水 葉子、廣澤 早香、高田 啓、吉川 博文
    • Organizer
      日本農芸化学会
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      2017-03-18
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  • [Presentation] アミノ酸飢餓への適応に関与する枯草菌RNAポリメラーゼの変異解析2017

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      慶應義塾大学湘南藤沢キャンパス(藤沢市)
    • Year and Date
      2017-03-02
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      高松美沙樹、兼崎 友、朝井 計、吉川博文
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      日本ゲノム微生物学会
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      慶應義塾大学湘南藤沢キャンパス(藤沢市)
    • Year and Date
      2017-03-02
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      19th International Conference on Bacilli & Gram-Positive Bacteria
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  • [Presentation] 枯草菌における(p)ppGppに依存しないアミノ酸飢餓適応機構の解析2017

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      大坂夏木,高田啓,多喜乃雄太,兼崎友,渡辺智,千葉櫻拓,朝井計,吉川博文
    • Organizer
      日本遺伝学会 89回大会
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      2017 Annual Research Report

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Published: 2016-04-21   Modified: 2021-02-19  

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