硝酸還元酵素系遺伝子群を協同的に転写制御するDNA結合蛋白質:NarL・Fnr

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02263209
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 高橋 浩二郎 岡山大学, 歯学部, 助手 (00144775)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 谷口 茂彦 岡山大学, 歯学部, 教授 (50034161) ; 野地 澄晴 岡山大学, 歯学部, 助手 (40156211)
• Keywords: DNA結合蛋白質 / NarL / Fnr / 硝酸還元酵素 / <nar>___ーオペロン / <fnr>___ーオペロン / 転写制御 / 二成分制御系

Research Abstract

大腸菌のような通性嫌気性菌では,嫌気条件になると嫌気呼吸系がその末端還元酵素に対する基質の酸化還元レベルの高い方から順次誘導される.まず,最初に誘導される硝酸呼吸系の遺伝子群(<nar>___ー全オペロン)のうち,硝酸輸送タンパク質と硝酸還元酵素系をそれぞれコ-ドしている<nark>___ーと<narCHJI>___ーの両オペロンの発現は,酸素欠乏に対応するFnrと,硝酸イオンの対する二成分制御系(NarXーL)のNarLの二つのDNA結合性制御タンパク質の活性型によって制御される.前者の制御タンパク質は両オペロンのプロモ-タ-の上流の特異的制御領域:嫌気ボックス(TTGATーーーーATCAA),一方後者の制御タンパク質は同じく上流の特異的制御領域:硝酸ボックス(TACTCCTTAー)に結合する.これらの両制御タンパク質の認識するそれぞれの制御領域の構造特性,それら両制御領域によって認識される両制御タンパク質の構造特性,さらに両遺伝子の発現制御における両制御タンパク質の協同的な作用機構などを究明する目的で本公募研究はスタ-トした.
申請初年度(平成2年)に計画した研究はほぼ順調に進行してきており,pT7プラスミドを用いてNarLとFnrの両制御タンパク質の各々の大量調製系を確立し,それら制御タンパク質の精製方法を種々検討してきた.現在,それら両制御タンパク質に対するDNA結合実験と抗体作製を行っている.また,硝酸イオンに対する二成分制御系でのセンサ-タンパク質(NarX)の自己リン酸化反応と制御タンパク質(NarL)へのリン酸基転移反応がオ-トラジオグラフィ-により確認された.さらに,NarLへのリン酸基転移に伴ってリン酸化される残基がアスパラギン酸残基であることを ^<31>PーNMRで確認できた.従来,非常に困難な問題とされていた二成分制御系の制御タンパク質のリン酸化部位の同定が,この方法によって比較的簡単にできるようになった.

Research Products

• [Publications] 高橋 浩二郎: "大腸菌の硝酸呼吸系に関連する<nar>___ーオペロンの発現制御:ーDNA結合性制御タンパク質(Fnr・NarL)による協同的な調節機構ー" 生化学.
• [Publications] Kojiro Takahashi: "Phosphorylation of NarX and NarL in twoーcomponent regulating system on expression of <nar>___ー operon of <E.coli>___ー." FEBS Letters.
• [Publications] Kojiro Takahashi: "Purigications and properties of two CNAーbinding proteins (NarL,Fnr) related to expression of <nar>___ー operon of <E.coli>___ー." J.Biol.Chem.