Lumichrome biodegradation mechanism in Rhodococcus sp. LC-2.
| Project/Area Number |
21K05357
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 38020:Applied microbiology-related
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
土肥 裕希 筑波大学, 生命環境系, 助教 (20705412)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | ルミクロム / 放線菌 / 代謝 / ビタミン / リボフラビン / プラスミド / 微生物分解 / 物質循環 / トランスポゾン |
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| Outline of Research at the Start |
リボフラビンは植物や微生物によって生産される水溶性ビタミンであり、自然界に広く存在する。生体から自然環境中に放出されたリボフラビンは光分解などを受けて容易にルミクロムとなるが、生じたルミクロムの環境動態は明らかにされていない。本研究では、申請者によって発見・報告されたルミクロム分解能を有する放線菌Rhodococcus sp. LC-2株のルミクロム分解機構を解明することで、環境中におけるルミクロムの微生物分解経路を明らかにすることを目的としている。
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| Outline of Annual Research Achievements |
リボフラビンは植物や微生物によって生産される水溶性ビタミンであり、自然界に広く存在する。生体から自然環境中に放出されたリボフラビンは光分解などを受けて容易にルミクロムとなるが、生じたルミクロムの環境動態は明らかにされていない。本研究では、ルミクロム分解能を有する放線菌Rhodococcus sp. LC-2株のルミクロム分解機構を解明することで、環境中におけるルミクロムの微生物分解経路を明らかにすることを目的としている。
ルミクロム存在下で転写量が大きく上方制御された遺伝子クラスターにおいて、ルミクロムの分解代謝への関与が示唆された酵素タンパク質をコードした7つの遺伝子の遺伝子破壊株の作製にそれぞれ成功した。これら遺伝子破壊株のほとんどはルミクロム分解能を失ったことから、これらの遺伝子クラスターにコードされた酵素タンパク質がルミクロム分解に関与していることが明らかになった。
LC-2株の全ゲノムDNA配列を明らかにした結果、上述の遺伝子クラスターは本菌株が有する線状プラスミドにコードされていたことが示された。このことは、LC-2株のルミクロム分解能がプラスミドによって後天的に獲得されたことを示唆しており、Rhodococcus属にルミクロム分解能が保存されていないという結果と一致した。
上述の遺伝子クラスターにコードされている酵素タンパク質の組換え酵素を調製し、その活性や基質特異性を解析した結果、LC-2株はルミクロムのメチル基を水酸化した後、ピリミジン環部位の開裂、カルバモイル基の脱離、脱アミノ化、脱カルボキシル化を経て、ルミクロムを分解していることが示された。また、NMRによる構造解析から、8位のメチル基が水酸化されることを同定した。
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Report
(3 results)
Research Products
(8 results)
