多様な芳香族化合物を取り込む細菌外膜トランスポーターの同定とその物質生産への応用
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19J11312
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 38020:Applied microbiology-related
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
藤田 雅也 長岡技術科学大学, 工学研究科, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
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| Keywords | リグニン / 外膜トランスポーター / 物質生産 / 芳香族化合物 / Tonシステム / バクテリア / 外膜輸送 |
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| Outline of Research at the Start |
Sphingobium sp. SYK-6株は、植物細胞壁の主要成分であるリグニンに由来する様々な芳香族化合物を炭素源とするグラム陰性菌である。これまでに、それらの代謝に関与する40以上の酵素遺伝子が解析され、生分解性プラスチックの原料となる化合物を中間代謝物として生成することが明らかにされている。しかし、基質をどのようにして細胞内に取り込むかについては、ほとんど明らかになっていなかった。本研究では、SYK-6株の細胞外膜におけるリグニン由来芳香族、主にビフェニル化合物の取り込み経路を明らかにするとともに、取り込み系遺伝子の高発現が物質生産に及ぼす影響を調査する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
プロトカテク酸(PCA)、シリンガ酸(SA)、フェルラ酸(FA)によりそれぞれ転写誘導を受けるTonB-dependent transporter (TBDT)様遺伝子の破壊株について、当該基質の変換能と生育能を測定したが、破壊により変換能と生育能が低下するTBDT様遺伝子は見受けられなかった。
リグニン由来芳香族化合物の取り込みに関与するTonB-ExbB-ExbD複合体(Ton複合体)の成分を明らかにするために、まずSYK-6株が有する6つのtonB様遺伝子のうち、遺伝子破壊株を取得できないtonB1と、鉄の取り込みに関与するtonB2を除く、tonB3-6の単独破壊株、および多重破壊株のリグニン由来芳香族化合物(11種類)の変換能と生育能を評価したが、これらの破壊株の変換能、生育能は野生株と同等であった。SYK-6株が3つずつ有するexbB、exbD様遺伝子のうち、exbB2/tolQ、exbD3/tolRは外膜構造の安定化に関与することが示された。遺伝子破壊株が取得できないtonB1-exbB1-exbD1-exbD2(tonB1オペロン遺伝子)については、プラスミドによりSYK-6株で高発現させた場合に、PCA、SA、FAを含む7種類のリグニン由来芳香族化合物の変換能が向上したため、取り込みへの関与が強く示唆された。
5,5’-dehydrodivanillateを取り込むTBDTであるDdvTの生化学的な解析を行うために、精製タンパク質の取得を試みた。ddvTをプラスミドで大腸菌BL21(DE3)に導入し発現させたところ、DdvTが封入体を形成したため、尿素を用いたrefoldingによる封入体からの精製を試みた。その結果、size-exclusion chromatographyにより単分散のピークが確認されたため、封入体からDdvTを精製することに成功した。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(4 results)
