Characterization of RpoH1 and its regulated genes involved in iron-sulfur protein metabolism and effective symbiosis in Sinorhizobium meliloti

• Project/Area Number: 16K07654
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Applied microbiology
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Mitsui Hisayuki 東北大学, 生命科学研究科, 准教授 (40261466)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2018: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2017: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000); Fiscal Year 2016: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: アルファプロテオバクテリア / 鉄硫黄タンパク質 / シグマ因子 / 根粒菌 / ヒートショック / 共生窒素固定 / 進化 / 共生 / 鉄硫黄クラスター / 窒素固定 / 鉄制御

Outline of Final Research Achievements

This study showed that the heat shock sigma factor RpoH1-regulated gene, sufT, balances iron limitation in the cell to maintain iron-sulfur protein levels and to establish effective symbiosis in Sinorhizobium meliloti. The paradox that iron-sulfur proteins should be synthesized under iron limitation in the cells is universal to all living organisms. This study demonstrates that the regulatory circuit involving RpoH1 and SufT underlies this paradox, leading to understanding the mechanisms for adaptation of alpha-proteobacteria to diverse conditions on the earth.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

主要な環境細菌のグループであるアルファプロテオバクテリアに共通した特性は十分には理解されていない。本研究で、生物進化上最古のコファクターである鉄硫黄クラスターの生合成機構と、高度に進化した根粒菌・マメ科植物間の共生機構とが結びついたことは、アルファプロテオバクテリアの多様化と環境適応の基盤の理解を進めるとともに、地球環境の主要な構成要素としての微生物相の理解とその機能の応用の基礎となる。

Research Products

• [Journal Article] Expression of Two RpoH Sigma Factors in <i>Sinorhizobium meliloti</i> upon Heat Shock (2017)
  • Author(s): Mitsui, H., Minamisawa, K.
  • Journal Title: Microbes and Environments Volume: 32 Issue: 4 Pages: 394-397
  • DOI: 10.1264/jsme2.ME17087
  • NAID: 130006286304
  • ISSN: 1342-6311, 1347-4405
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A Sinorhizobium melioti RpoH-regulated gene is involved in iron-sulfur protein metabolism and effective plant symbiosis under intrinsic iron limitation. (2016)
  • Author(s): Sasaki S, Minamisawa K, Mitsui H
  • Journal Title: Journal of Bacteriology Volume: 198 Issue: 17 Pages: 2297-2306
  • DOI: 10.1128/jb.00287-16
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 根粒菌の鉄硫黄タンパク質生合成関連遺伝子の機能解析 (2018)
  • Author(s): 佐々木 祥平，南澤 究，三井 久幸
  • Organizer: 植物微生物研究会第28回研究交流会
• [Presentation] 根粒菌の鉄・硫黄クラスター生合成関連因子SufTが植物共生を含む複雑な生活スタイルに果たす役割 (2017)
  • Author(s): 佐々木、南澤、三井
  • Organizer: 環境微生物系学会合同大会2017