Study on diverse photo-sensing switches in non-phototrophic bacteria

• Project/Area Number: 16K07676
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Applied microbiology
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: TAKANO Hideaki 日本大学, 生物資源科学部, 准教授 (50385994)
• 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: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2017: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2016: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
• Keywords: 光センサー / LitR/CarHファミリー / ビタミンB12 / カロテノイド / Burkholderia属細菌 / LitRファミリー / 微生物スクリーニング / ゲノムマイニング / 非光合成細菌 / バクテリア / LitR / LOV

Outline of Final Research Achievements

We screened conditions for crystallization of class II LitR-LOV protein complex, but we were unable to identify the proper condition among 5,800 conditions. We showed that class III LitR serves as UV-A sensor, and controls the expression of folate biosynthesis gene. We also found thatγ-PGA production in Bacillus subtilis natto is repressed in a photo-dependent manner.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

グラム陰性細菌Burkholderia multivoransのクラスIII LitRが、一次代謝の葉酸合成遺伝子の光依存的な発現に関与することを示した最初の例である。また、クラスIII LitRは転写調節とUV-Aセンサーの２機能を合わせもったバクテリアからの初めての例と予想されることから、学術的に高い意義を有する。納豆菌において見出したユニークな現象およびその研究成果は、光によるγ-ポリグルタミンの精密な生産制御技術の基盤となることが見込まれる。

Research Products

• [Journal Article] Role and Function of Class III LitR, a Photosensor Homolog from Burkholderia multivorans (2018)
  • Author(s): Satoru Sumi, Hatsumi Shiratori-Takano, Kenji Ueda, Hideaki Takano
  • Journal Title: Journal of Bacteriology Volume: 200 Issue: 24 Pages: 1-18
  • DOI: 10.1128/jb.00285-18
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] バクテリアから見つかった光センサータンパク質：LitR/CarHファミリーの多様な光感知機構とその役割 (2018)
  • Author(s): 髙野英晃
  • Journal Title: アグリバイオ Volume: 2/13 Pages: 41-46
• [Journal Article] Role of the semi-conserved histidine residue in the light-sensing domain of LitR, a MerR-type photosensory transcriptional regulator (2016)
  • Author(s): H. Takano, K. Mise, T. Maruyama, K. Hagiwara, K. Ueda
  • Journal Title: Microbiology Volume: 162 Issue: 8 Pages: 1500-1509
  • DOI: 10.1099/mic.0.000321
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 有用微生物群の光環境応答メカニズムに関する研究 (2019)
  • Author(s): 角悟, 兼崎友, 吉川博文, 上田賢志, 髙野英晃
  • Organizer: 東京農業大学生物資源ゲノム解析拠点研究報告会
• [Presentation] 納豆菌におけるγ-ポリグルタミン酸生産の光抑制メカニズムの解析 (2019)
  • Author(s): 秋山 るしあ, 岡添 孝章, 見世 光, 相澤 朋子, 浦井 誠, 上田 賢志, 髙野 英晃
  • Organizer: 日本農芸化学会大会2019年度東京大会
• [Presentation] Pseudomonas属細菌のクラスII LitRを介した光応答メカニズム (2019)
  • Author(s): 丸山 貴史, 小林 暢, 角 悟, 高野（白鳥）初美, 兼崎 友, 吉川 博文, 上田 賢志, 高野 英晃
  • Organizer: 日本農芸化学会大会2019年度東京大会
• [Presentation] Light-Dependent Transcriptional Regulation in Burkholderia multivorans (2018)
  • Author(s): Satoru Sumi, Kenji Ueda, Hideaki Takano
  • Organizer: ASM Microbe 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] RNAseqによるバクテリア光応答の横断的解析 (2018)
  • Author(s): 髙野英晃
  • Organizer: 平成30年度(2018年度)遺伝研研究会~微生物生態から見えてくる新しい生理機能とその応用~
• [Presentation] ゴム分解性細菌Gordonia polyisoprenivorans VH2 におけるカロテノイド生産の光誘導メカニズムの解析 (2018)
  • Author(s): 田島 侑, 榮山 新, 荒木 知珠, 角 悟, 高野（白鳥）初美, 上田 賢志, 髙野 英晃
  • Organizer: 2018年度(第33回)日本放線菌学会大会
• [Presentation] Corynebacterium glutamicum が有する２つの光誘導システムの解析 (2018)
  • Author(s): 鈴木 勇人, 安井 瑞稀, 角 悟, 上田 賢志, 髙野 英晃
  • Organizer: 2018年度(第33回)日本放線菌学会大会
• [Presentation] 光センサークラスIII LitRを保有するBurkholderia multivoransの光依存的な転写調節に関する解析 (2018)
  • Author(s): 角 悟, 髙野(白鳥) 初美, 上田 賢志, 髙野 英晃
  • Organizer: 日本農芸化学会関東支部2018年度大会
• [Presentation] 根粒菌Mesorhizobium japonicumにおける光応答性遺伝子群の解析 (2018)
  • Author(s): 鈴木真紀, 上田賢志, 髙野英晃
  • Organizer: 第17回微生物研究会「微生物分子生物学のフロンティア」
• [Presentation] 納豆菌におけるγ-ポリグルタミン酸生産の光抑制メカニズムの解析 (2018)
  • Author(s): 秋山るしあ, 上田賢志, 髙野英晃
  • Organizer: 第17回微生物研究会「微生物分子生物学のフロンティア」
• [Presentation] オプトジェネティクスに資する微生物光センサーの探索 (2018)
  • Author(s): 角悟, 按田瑞恵, Salvatore Cosentino, 岩崎渉, 上田賢志, 髙野英晃
  • Organizer: 新学術領域「先進ゲノム支援」2018年度拡大班会議
• [Presentation] バクテリアの多様な光応答を支える光スイッチ群に関する研究 (2018)
  • Author(s): 高野英晃
  • Organizer: 新学術領域「先進ゲノム支援」拡大班会議
• [Presentation] Pseudomonas属細菌のクラスII LitRを介した光応答メカニズム (2018)
  • Author(s): 丸山貴史、小林暢、角悟、高野(白鳥)初美、兼崎友、吉川博文、上田賢志、髙野英晃
  • Organizer: 第12回日本ゲノム微生物学会年会
• [Presentation] Class III LitRの光感知におけるシステイン残基の役割 (2018)
  • Author(s): 角悟、高野(白鳥)初美、上田賢志、高野英晃
  • Organizer: 第12回日本ゲノム微生物学会年会
• [Presentation] 細菌型光センサーClass III LitRの光受容に関わるシステイン残基の解析 (2018)
  • Author(s): 角悟、高野（白鳥）初美、上田賢志、高野英晃
  • Organizer: 日本農芸化学会2018年度大会
• [Presentation] Gordonia属細菌の光依存的なカロテノイド生産メカニズムの解析 (2018)
  • Author(s): 榮山新、田島侑、荒木知珠、角悟、高野初美、上田賢志、高野英晃
  • Organizer: 日本農芸化学会2018年度大会
• [Presentation] 青色光によるClass III LitRを介した葉酸合成促進メカニズムの解明 (2017)
  • Author(s): 角悟、高野初美、西山辰也、上田賢志、高野英晃
  • Organizer: 日本農芸化学会
  • Place of Presentation: 京都女子大学（京都府京都市）
  • Year and Date: 2017-03-19
• [Presentation] Burkholderia multivoransにおける葉酸合成の光誘導メカニズムの解析 (2017)
  • Author(s): 角悟、上田賢志、高野英晃
  • Organizer: 第11回日本ゲノム微生物学会
  • Place of Presentation: 慶応大学（神奈川県藤沢市）
  • Year and Date: 2017-03-03
• [Presentation] High production of a class III lantipeptide AmfS in Streptomyces griseus (2017)
  • Author(s): Hideaki Takano, Yuhei Matsui, Junpei Nomura, Masahiro Fujimoto, Naoto Katsumata, Takafumi Koyama, Isamu Mizuno, Shoichi Amano, Hatsumi Shiratori-Takano, Mamoru Komatsu, Haruo Ikeda, and Kenji Ueda
  • Organizer: XVIII. International symposium on the Biology of Actinomycetes
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] LitR, a MerR-family transcriptional regulator of Bacillus megaterium: its role and function in light-inducible carotenoid production (2017)
  • Author(s): Hideaki Takano, Kou Mise, Kenta Hagiwara, Naoya Hirata, Shoko Watanabe, Minami Toriyabe, Hatsumi Shiratori-Takano and Kenji Ueda
  • Organizer: The 7th Congress of European Microbiologists (FEMS 2017)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Bacillus属細菌の光応答：LitRファミリーを介した光依存的なカロテノイド生産 (2017)
  • Author(s): 高野英晃、見世光、萩原健太、平田直哉、渡辺祥子、高野初美、上田賢志
  • Organizer: 環境微生物系学会合同大会2017
• [Presentation] Class III LitRにおける光受容ドメインの形成に関する解析 (2017)
  • Author(s): 角悟、上田賢志、高野英晃
  • Organizer: 日本農芸化学会関東支部2017年度支部大会
• [Presentation] Gordonia 属細菌におけるカロテノイド生産の光誘導メカニズムの解析 (2017)
  • Author(s): 榮山新, 田島侑, 荒木知珠, 角悟, 高野（白鳥）初美, 上田賢志, 高野英晃
  • Organizer: 第32回 日本放線菌学会大会
• [Presentation] 新たな光センサー型転写調節蛋白質LitR (2017)
  • Author(s): 角悟、高野（白鳥）初美、上田賢志、高野英晃
  • Organizer: 第32回 日本放線菌学会大会
• [Presentation] Class III LitRの光依存的な機能と葉酸合成への関与 (2016)
  • Author(s): 角悟、上田賢志、高野英晃
  • Organizer: 第15回微生物研究会
  • Place of Presentation: 日本大学（神奈川県藤沢市）
  • Year and Date: 2016-11-15
• [Remarks] 日本大学生物資源科学部研究者情報システム
  • URL: http://kenkyu-web.cin.nihon-u.ac.jp/Profiles/65/0006452/profile.html
• [Remarks] 日本大学研究者情報データベース
  • URL: http://kenkyu-web.cin.nihon-u.ac.jp/Profiles/65/0006452/profile.html