新規ポリサルファ応答性転写因子による低酸素誘導型光合成の制御

• Project Area: Oxygen biology: a new criterion for integrated understanding of life
• Project/Area Number: 17H05524
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 増田 真二 東京工業大学, バイオ研究基盤支援総合センター, 准教授 (30373369)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000); Fiscal Year 2018: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000); Fiscal Year 2017: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
• Keywords: 硫化水素 / 活性イオウ分子種 / 紅色細菌 / 低酸素 / 光合成

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、申請者らが近年ミトコンドリアの祖先菌と同種の紅色細菌から同定した活性イオウ分子種応答性転写因子SqrRに着目し、硫化水素に依存して光合成遺伝子の発現が調節される仕組みを解析することで、紅色細菌・ミトコンドリアが行う硫化水素・活性イオウ分子種依存的なシグナル伝達の素過程を解明することである。

前年度までに、メガプライマー法を利用してFLAGエピトープタグを融合したSqrRを発現する紅色細菌Rhodobacter capsulatus株の作成に成功した。本年度は、この株を用いて、RhodobacterからのSqrRの精製を試み、高純度での精製に成功した。精製したFLAG-SqrRはヘムを結合していることがわかった。また、紅色細菌内での硫化水素代謝の詳細を、本研究領域の計画班である東北大学赤池研究室と共同で解析系の構築を行った。具体的には、野生型および硫化水素酸化酵素SQRの変異体に硫化水素を投与し、時間を追って細胞内のイオウ代謝物の変動を解析することを試みた。さらに、前年度に引き続き、蛍光タンパク質をSqrRと融合させることで、リアルタイムイメージングを見据えた硫化水素インジケータータンパク質の開発を進めた。GFPのループ領域にSqrRを導入したものや、CFPとYFPをSqrRで繋いだものなどのコンストラクトを作成し、そのタンパク質の生化学的解析を進めた。その結果、活性イオウ分子種に依存して蛍光収率が上昇する組換えタンパク質の候補を同定することができた。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Nitrite-reducing ability is related to growth inhibition by nitrite in Rhodobacter sphaeroides f. sp. denitrificans (2018)
  • Author(s): Shimizu, T., Horiguchi, K., Hatanaka, Y., Masud,a S., Shimada, K., Matsuura, K. and Haruta, S.
  • Journal Title: Biosci Biotechnol Biochem. Volume: 82 Issue: 1 Pages: 148-151
  • DOI: 10.1080/09168451.2017.1412247
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 硫化水素依存的に光合成を行う細菌から発見された新規パースルフィド応答性転写因子SqrRを介した遺伝子発現の分子機構 (2018)
  • Author(s): 清水隆之、増田真二
  • Journal Title: 硫酸と工業 Volume: in press
  • NAID: 40021640049
• [Journal Article] システインのポリスルフィド化による硫化水素・活性硫黄分子種の細胞内認識 (2018)
  • Author(s): 清水隆之、増田真二
  • Journal Title: 生物物理 Volume: 58 Pages: 163-164
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Characterization of redox-active cysteine residues of persulfide-responsive transcriptional repressor SqrR. (2017)
  • Author(s): Shimizu, T., and Masuda, S.
  • Journal Title: Commun. Integr. Biol. Volume: 10 Issue: 4 Pages: e1329786-e1329786
  • DOI: 10.1080/19420889.2017.1329786
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Light-induced chromophore and protein responses and mechanical signal transduction of BLUF proteins (2017)
  • Author(s): Tomotsumi Fujisawa, Shinji Masuda
  • Journal Title: Biophysical Reviews Volume: 10 Issue: 2 Pages: 327-337
  • DOI: 10.1007/s12551-017-0355-6
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Molecular analysis of persulfide metabolism involved in hydrogen sulfide dependent signaling (2019)
  • Author(s): Shimizu, T., Masuda, T. and Masuda, S.
  • Organizer: 第６０回日本植物生理学会
• [Presentation] Persulfide-responsive transcriptional repressor SqrR regulates sulfide-dependent photosynthesis (2018)
  • Author(s): Shimizu, T., Shen, J, Fang, M., Zhang, Y., Hori, K., Trinidad, J.C., Bauer, C.E., Giedroc, D.P. and Masuda, S.
  • Organizer: 18th International Symposium of Phototrophic Prokaryotes
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Mechanism for H2S and reactive-sulfur-species recognition in cells (2018)
  • Author(s): 増田真二
  • Organizer: 第59回日本植物生理学会年会
  • Invited
• [Presentation] SqrR, a master regulator of sulfide-dependent photosynthesis, acts as a heme-sensing transcriptional factor (2018)
  • Author(s): Shimizu, T., Masuda, T. and Masuda, S.
  • Organizer: 第59回日本植物生理学会年会
• [Presentation] H2S-dependent Transcriptional Control Through Polysulfidation of Cystine Residues: the Role of Reactive-sulfur Species for Signal Sensing (2018)
  • Author(s): Shinji Masuda
  • Organizer: 化学生命科学研究所国際フォーラム2018『Redox regulation of protein functions, transcription, translation and folding』
  • Invited