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Development of fluorescent labeling method for AHL receptors responding to cross-kingdom signaling

Research Project

Project/Area Number 21K14765
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 38020:Applied microbiology-related
Research InstitutionUtsunomiya University

Principal Investigator

Nasuno Eri  宇都宮大学, 工学部, 助教 (80709329)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Keywordsクオラムセンシング / N-アシルホモセリンラクトン / LuxR familyタンパク質 / 蛍光プローブ / 細胞間情報伝達 / アシル化ホモセリンラクトン / 微生物間相互作用 / AHLレセプター
Outline of Research at the Start

N-アシルホモセリンラクトン(AHL)を情報伝達分子とした細胞間情報伝達機構(クオラムセンシング)は、同種の細菌間だけでなく真菌や植物と細菌間でのシグナリングにも関与している。しかしこの生物種を超えた複雑なAHLシグナリングの全容は未だ解明されていない。そこで本研究では、細菌細胞内でAHL受容体と特異的に結合して蛍光標識するAHL型プローブを合成し、AHL受容体を有する細菌群を簡便かつ網羅的に可視化する新しい蛍光標識法の開発を目指す。

Outline of Final Research Achievements

Some Gram-negative bacteria have a quorum sensing (QS) that controls the expression of genes, depending on the intracellular concentration of an acyl homoserine lactone (AHL) as a signal molecule. In this study, we developed a unique fluorescent probe to specifically label the LuxR which is known as an AHL receptor. 4-nitrobenzo-2-oxa-1,3-diazole (NBD) groups were introduced to the acyl chain end of AHLs with different chain length as a chromophore. CviR derived from Chromobacterium violaceum, which regulates to produce a purple pigment in response to AHL, was selected as a model LuxR. As a result of the fluorescence labeling test, all AHL-NBD probes with acyl chain lengths from C6 to C12 could be fluorescently labeled the LuxR, especially the long-chain AHL-NBD probe showed particularly high fluorescence intensity. Since the AHL-NBD probes were able to label the proteins both in vitro and in vivo, we will further evaluate the labeling activity of our probes for the unknown LuxR.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

データベースに登録されている3000種以上の細菌ゲノムから同定されたAHL受容体の約80%は、ペアになるAHL合成酵素が存在しない。AHL受容体を特異的に蛍光標識可能なAHL-NBDプローブは、これらのAHL受容体のみを保有する細菌の細胞間情報伝達機構を簡便に特定する新規解析ツールと言える。このAHL-NBDプローブを用いることで細菌にとどまらず細菌と競争・共生関係を構築している動植物まで含む広範な生物種を対象とした細胞間情報伝達機構による遺伝子発現制御システムの解明に繋がると期待される。

Report

(3 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (2 results)

All 2022

All Presentation (2 results)

  • [Presentation] シグナル分子受容体を認識する蛍光プローブを用いた細菌の細胞間シグナリングの可視化2022

    • Author(s)
      志野裕亮、奈須野恵理、加藤紀弘
    • Organizer
      日本微生物生態学会第35回大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] アシルホモセリンラクトン型シグナルを介した生物ドメイン横断的な代謝制御機構への洞察2022

    • Author(s)
      奈須野恵理、志野裕亮、加藤紀弘
    • Organizer
      日本微生物生態学会第35回大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report

URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2024-01-30  

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