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Activation mechanism of an acid-responding sensor

Research Project

Project/Area Number 16K07681
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Applied microbiology
Research InstitutionKindai University

Principal Investigator

Eguchi Yoko  近畿大学, 生物理工学部, 講師 (30757422)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2017: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Keywords酸応答 / ヒスチジンキナーゼ / EvgS / センサー / 酸化還元 / 環境・細胞応答 / シグナル伝達 / 酸耐性誘導機構
Outline of Final Research Achievements

EvgS is an acid pH-responding sensor in Escherichia coli. When this sensor is activated by mild acidic pH (4.5 - 6), expression of various acid resistance genes is induced and renders the cells acid resistant. Since addition of organic acids to the culture or proliferation under anaerobic environment inhibited EvgS activation even when the culture was adjusted to pH5.7, our initial hypothesis was that a pH gradient across the cell membrane was required for EvgS activation. However, addition of a small amount of organic acid, that did not disrupt the pH gradient, also inactivated EvgS. Thus, other factors beside the disruption of the pH gradient were involved in the EvgS inactivation. Furthermore, inactivation of EvgS under anaerobic condition was caused by the lack of oxidized ubiquinone within the cell membrane. We propose a novel EvgS activation model that requires oxidized ubiquinones for the formation of disulfide bonds between the cysteine residues in the EvgS PAS domain.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では大腸菌の酸性pHセンサーEvgSの活性化機構を検討した。病原性大腸菌は優れた酸耐性能を有しており、そのため少数の菌数でも食中毒などを引き起こすものと考えられている。EvgSは酸耐性化に関わる遺伝子群の発現制御を行い、その活性化機構を解明することは食中毒予防に貢献する。本研究ではEvgSが酸性pH以外に酸化還元状態にも応答することを見出した。さらに、酢酸や安息香酸などの有機酸によってEvgSが不活化するのは、単に細胞内外でのpH勾配の喪失では説明できないことが判明した。有機酸によるEvgSの不活化機構をさらに解析することで、細菌に対する有機酸の影響のより深い理解が期待される。

Report

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

    (23 results)

All 2019 2018 2017 2016 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 3 results) Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Identification of an Internal Cavity in the PhoQ Sensor Domain for PhoQ Activity and SafA-mediated Control2018

    • Author(s)
      K. Yoshitani, E. Ishii, K. Taniguchi, H. Sugimoto, Y. Shiro, H. Mori, Y. Akiyama, A. Kato, R. Utsumi, Y. Eguchi
    • Journal Title

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      Volume: 83 Issue: 4 Pages: 684-694

    • DOI

      10.1080/09168451.2018.1562879

    • Related Report
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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Characterization of H-box region mutants of WalK inert to the action of waldiomycin in <i>Bacillus subtilis</i>2017

    • Author(s)
      A. Kato, S. Ueda, T. Oshima, Y. Inukai, T. Okajima, M. Igarashi, Y. Eguchi and R. Utsumi
    • Journal Title

      The Journal of General and Applied Microbiology

      Volume: 63 Issue: 4 Pages: 212-221

    • DOI

      10.2323/jgam.2016.10.007

    • NAID

      130006067744

    • ISSN
      0022-1260, 1349-8037
    • Related Report
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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 細菌情報伝達ネットワークと阻害剤2017

    • Author(s)
      江口陽子、内海龍太郎
    • Journal Title

      食品加工技術

      Volume: 37 Pages: 32-40

    • NAID

      40021482605

    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Journal Article] Angucycline antibiotic waldiomycin recognizes common structural motif conserved in bacterial histidine kinases2017

    • Author(s)
      Y. Eguchi, T. Okajima, N. Tochio, Y. Inukai, R. Shimizu, S. Ueda, S. Shinya, T. Kigawa, T. Fukamizo, M. Igarashi and R. Utsumi
    • Journal Title

      J. Antibiotics. (Tokyo)

      Volume: 70 Issue: 3 Pages: 251-258

    • DOI

      10.1038/ja.2016.151

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Identification of the three genes involved in controlling production of a phytotoxin tropolone in Burkholderia plantarii2016

    • Author(s)
      S. Miwa, E. Kihira, A. Yoshioka, K. Nakasone, S. Okamoto, M. Hatano, M. Igarashi, Y. Eguchi, A. Kato, N. Ichikawa, M. Sekine, N. Fujita, Y. Kanesaki, H. Yoshikawa and R. Utsumi
    • Journal Title

      J. Bacteriol.

      Volume: 198 Issue: 11 Pages: 1604-1609

    • DOI

      10.1128/jb.01028-15

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 大腸菌 PhoQ センサードメインの SD ポケットの構造と機能2019

    • Author(s)
      ○吉谷 亘平、石井 英治、谷口 勝英、杉本 宏、城 宜嗣、秋山 芳展、加藤 明宜、内海 龍太郎、江口 陽子
    • Organizer
      日本農芸化学会2019年度大会
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  • [Presentation] The internal cavity in the PhoQ sensor domain targeted by SafA.2018

    • Author(s)
      ○Y. Eguchi, K. Yoshitani, E. Ishii, R. Utsumi
    • Organizer
      Gordon Research Conference on Microbial Stress Response
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Campylobacter 特異的バクテリオファージの単離と形態観察2018

    • Author(s)
      ○江口陽子、道裏ひかる、杉岡千尋、大川幹弘、中川和弥
    • Organizer
      カンピロバクター研究会
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  • [Presentation] 酸化還元ストレスによる酸応答性センサー EvgS の活性化制御2018

    • Author(s)
      〇稲田慎也、江口陽子、芦田久
    • Organizer
      近畿大学大学院サイエンスネットワーク2018 第8回院生サミット
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  • [Presentation] Campylobacter 特異的バクテリオファージの単離と形態観察2018

    • Author(s)
      道裏ひかる、杉岡千尋、大川幹弘、中川和也、○江口陽子
    • Organizer
      第39回日本食品微生物学会学術総会
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  • [Presentation] 酸化還元ストレスによる酸応答性センサー EvgS の活性化制御2018

    • Author(s)
      〇稲田慎也、内海龍太郎、芦田久、江口陽子
    • Organizer
      日本分子生物学会総会(横浜)
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  • [Presentation] 「ヒスチジンキナーゼセンサー EvgS の活性化に対する酸化還元状態の影響」2018

    • Author(s)
      ○稲田慎也、内海龍太郎、芦田久、江口陽子
    • Organizer
      日本農芸化学会2018年度大会
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  • [Presentation] 「細菌情報伝達ネットワークと阻害剤」2017

    • Author(s)
      江口陽子
    • Organizer
      第27回食の機能と安全研究会
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      2017 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 「大腸菌ヒスチジンキナーゼセンサー EvgS 活性化機構」2017

    • Author(s)
      ○稲田慎也、江口陽子、芦田 久
    • Organizer
      近畿大学大学院サイエンスネットワーク2017 第7回院生サミット
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 「カンピロバクター菌の株間における酸耐性能の比較」2017

    • Author(s)
      稲田慎也、金田彰文、○江口陽子
    • Organizer
      日本防菌防黴学会第44回年次大会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 「大腸菌ヒスチジンキナーゼ EvgS の活性化機構」2017

    • Author(s)
      ○稲田慎也、江口陽子、内海龍太郎、芦田 久
    • Organizer
      2017年度生命科学系学会合同年次大会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 「カンピロバクターの株間における酸耐性能の比較」2017

    • Author(s)
      稲田慎也、江口陽子
    • Organizer
      日本農芸化学会2017年度大会
    • Place of Presentation
      京都女子大学(京都府京都市東山区)
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 「酸応答性ヒスチジンキナーゼセンサーの活性化機構の解析」2016

    • Author(s)
      江口陽子、内海龍太郎
    • Organizer
      第13回21世紀大腸菌研究会
    • Place of Presentation
      グリーンピア南阿蘇(熊本県阿蘇郡南阿蘇村)
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] Angucycline antibiotic waldiomycin recognizes common structural motif conserved in bacterial histidine kinases.2016

    • Author(s)
      Y. Eguchi, T. Okajima, N. Tochio and R. Utsumi.
    • Organizer
      Gordon Research Conference on Microbial Stress Response
    • Place of Presentation
      South Hadley, MA, USA
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 「大腸菌ハイブリッドセンサーキナーゼにおけるリン酸基転移反応様式の検証」2016

    • Author(s)
      木下英司、木下恵美子、江口陽子、小池 透
    • Organizer
      第89回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      仙台国際センター(宮城県仙台市青葉区)
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 「酸応答性ヒスチジンキナーゼセンサーの活性化と酸耐性誘導機構」2016

    • Author(s)
      江口 陽子
    • Organizer
      第89回日本生化学会大会  シンポジウム「バクテリアの環境応答:見え始めた2成分系リン酸化シグナル分子の新たな側面」
    • Place of Presentation
      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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      2016 Research-status Report
  • [Book] Chapter 16.3. Two-component systems in sensing and adaptation to acid stress in Escherichia coli in"Stress and Environmental Control of Gene Expression in Bacteria"2016

    • Author(s)
      Y. Eguchi, R. Utsumi (F. J. de Bruijn (Ed.))
    • Total Pages
      1360
    • Publisher
      Wiley-Blackwell Publishers
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  • [Remarks] 近畿大学生物理工学部 食品安全工学科食品衛生管理学研究室ホームページ

    • URL

      http://www.waka.kindai.ac.jp/tea/food/shokuhineisei1/

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      2016 Research-status Report

URL: 

Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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