グラム陽性好熱性細菌の2つの新規な呼吸鎖複合体の構造と機能

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10680617
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: 坂本 順司 九州工業大学, 情報工学部, 助教授 (80175364)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 野口 俊介 九州工業大学, 情報工学部, 助手 (30222194) ; 曽根 専史 九州工業大学, 情報工学部, 教授 (20049034)
• Keywords: 好熱性細菌 / グラム陽性細菌 / 呼吸鎖 / シトクロム / 酸化酵素

Research Abstract

グラム陽性好熱性細菌Bacilllus stearothermophilusから新規に単離した呼吸鎖末端酸化酵素の1つシトクロムbd型のキノール酸化酵素について、その遺伝子クローン化を完成した(11.研究発表[雑誌論文]の第1番)。配列を解析した結果、(1)これまで配列の報告されたbd型酵素は2つのサブファミリーに分けられ、本菌のbdはそのうち新しい群の最初の単離例であること、(2)bd型酵素一般に提唱されている立体構造の従来のモデルは変更する必要があることなどが示された。また、bd型酵素が主に発現している突然変異株を、本菌で最も主要な末端酸化酵素であるシトクロムcaa_3型シトクロムc酸化酵素が主に働いている野生株と比較し、呼吸鎖エネルギー変換効率と菌の増殖が、呼吸鎖複合体の種類によって決められることを示した(同第2番)。
もう1つの新規な末端酸化酵素であるシトクロムbo_3型のシトクロムc酸化酵素については、クローン化した2つの構造遺伝子を含むプラスミドで野生株を形質転換することによって大量発現系を構築することができ、またその発現酵素を単離精製して、酵素学的解析を行った(論文準備中)。これにより、H^+ポンプ活性の分子メカニズムを解明するための実験的基礎が確立できた。この酵素の補欠分子族である高スピンヘムは、大部分がヘムOであるが一部はヘムAである。
caa_3型酸化酵素のオペロンのすぐとなりに存在する遺伝子ctaAの産物が、インビトロでヘムOを酸化してヘムAに変換する酵素として働くことを示した(同第3番)。

Research Products

• [Publications] Junshi Sakamoto,et al.: "Gene structure and quinol oxidase activity of a cytochrome…" Biochim,Biophys.Acta. (in press). (1999)
• [Publications] Nobuhito Sone,te al.: "Derect Correlationship between proton translocation…" J.Ferm.Bioeng.(in press). (1999)
• [Publications] Junshi Sakamoto,et al.: "Cloning of Bacillus stearothermophilus cta A and heme A…" Biosci.Biotechnol.Biochem.63(1). 96-103 (1999)