放線菌の二次代謝・形態分化の制御におけるA-ファクターレセプターの機能の解明

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09306005
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 堀之内 末治 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (80143410)
• Keywords: Streptomyces griseus / A-ファクター / レセプター蛋白 / 二次代謝 / 形態分化 / X線結晶構造解析

Research Abstract

A-ファクターは放線菌Streptomyces griseusにおいて、二次代謝・形態分化を制御するγ-ラクトン型の微生物ホルモンである。A-ファクターと共同して機能を発揮するレセプター蛋白(ArpA)はリプレッサー型のDNA結合蛋白であり、A-ファクター非存在下では二次代謝・形態分化の開始に重要な遺伝子のプロモーター領域に結合し、その転写を抑えているものと考えられる。ArpAはA-ファクターと結合することによりDNAから速やかに解離し、それまで抑えられていた遺伝子の転写が起こる。本研究では以下の2つの戦略によりArpAの機能の解明を目指した。
1. ArpAのターゲット遺伝子に関する解析
ストレプトマイシン(Sm)生合成遺伝子群の特異的アクチベーターであるStrRの転写活性化因子としてAdpA蛋白を精製したが、adpA遺伝子がArpAのターゲット遺伝子であることを証明した。本研究成果によってSm生産に関わるA-ファクターカスケードの主要経路を明らかにすることができた。また、昨年度取得した2つのArpAターゲット候補遺伝子に関しては、その転写制御機構および遺伝子破壊による生体内での機能について解析中である。
2.X線結晶構造解析による3次元構造の決定
Streptomyces coelicolorA3(2)のArpA相同遺伝子産物であるCprBの結晶化とその結晶化条件の最適化に成功し、結晶学的パラメーターを決定した。さらに、重原子置換体結晶のX線回折実験を行い、KAu(CN)_2-2H_2O置換体については結晶中の重原子の存在を示唆する結果が得られた。また、HgCl_2は、ハーカーセクションに強いピークを確認でき、非対称単位中での重原子位置を決定し、初期位相を決定するに至った。きわめて近い将来、CprBの3次元構造を明らかにすることができると考えている。CprBの3次元構造を決定できれば、比較的容易にArpAの3次元構造が決定できる。

Research Products

• [Publications] Msakazu Sugiyama: "Site-directed mutagenesis of the A-factor receptor protein : Val-11 important for DNA-binding and Trp-119 important for ligand-binding" Gene. 222. 133-144 (1998)
• [Publications] Kenji Ueda: "Characterization of an A-factor-responsive repressor for amlR essential for onsel of aerial mycelium formation in Strep-lomyces griseus" J.Bacteriol.180. 5085-5093 (1998)
• [Publications] Hiroyasu Onaka: "Involvement of two A-factor receptor homologucs in Streptomyces coelicolor A3 (2) in the regulation of sce-ondary metabolism and morphogenesis" Mol. Microbiol.28. 743-753 (1998)
• [Publications] Noriko Ando: "Gene organization in a 12-Kilobase region covering afsA encoding an A-factor biosynthetic enzyme" Actinomycetol.12. 40-45 (1998)
• [Publications] Soon-Kwang Hong: "Effects of protein kinase inhibitors on in vitro protein phosphorylation and on secondary metabolism and morphogen-esis in Streptomyces coelicolor A3 (2)" J.Microbiol.Biotechnol.8. 325-332 (1998)
• [Publications] Dae-Kyung Kang: "Possible involvement of cAMP in aerial mycelium formation and secondary metabolism in Streptomyces griseus" Microbiology. (in press). (1999)
• [Publications] Sueharu Horinouchi: "Cell-Cell Communication in Bacteria (in press)" G.M.Dunny ans S.C.Winans (eds.) American Society for Microbiology, Washington, D.C., (1999)