根粒菌RpoH(熱ショックシグマ因子ホモログ)の共生窒素固定における役割

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13760054
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 三井 久幸 東北大学, 大学院・生命科学研究科, 助教授 (40261466)
• Keywords: 根粒菌 / 窒素固定 / シグマ因子 / 細胞内共生 / 熱ショックタンパク質 / マメ科

Research Abstract

マメ科植物における根粒菌の細胞内共生の分子機構解明に向けて、アルファルファ根粒菌S. melilotiの共生必須な新規RNAポリメラーゼ・シグマ因子であるRpoH_1の解析を通じて、新規共生遺伝子の探索を試みた。
主要な窒素固定遺伝子nifH、fixN、nifAについて、lacZとの融合遺伝子をそれぞれ作成し発現パターンを解析したところ、rpoH_1変異株でも野生株と同様の微好気条件に伴う発現誘導が観察された。すなわち、RpoH_1の制御下の共生必須遺伝子は、既知の窒素固定遺伝子とは別ものである可能性が高いと判断した。
一方,前年度に示した、60-100kDaの数種類のHsp合成の熱ショック誘導へのRpoH_1の関与に基づき、ゲノム上に見出される9個のHspホモログの転写パターンを解析した。その結果、groESL_5、lon、clpBの3遺伝子において、RpoH_1依存・熱ショック誘導の転写を見出し、更にそのプロモーターコンセンサスを推定することができた。しかし、lonとclpBについては、その転写全体に占めるRpoH_1依存度が小さいこと、groESL_5とclpBの遺伝子破壊株は正常な共生能を示したこと等から、この3つはいずれもrpoH_1変異株のFixの原因遺伝子ではないと判断した。S. melilotiゲノム中に存在する、その他Hspホモログについて、上記プロモーターコンセンサス類似の配列を検索したが、見つかってこなかった。
そこで、次にS. meliloti全DNAの3-4kb制限酵素部分消化物をもとに、発現プラスミドベクターを用いて作成したゲノムライブラリーをrpoH_1変異株に導入し、得られた形質転換体をアルファルファに接種することにより、Fix^+株のスクリーニングを試みた。現在までに約50,000個の形質転換体を調べたが、Fix^+は得られなかった。

Research Products

• [Publications] K.M., M.I., M.S., K.I., T.S., K.Y., H.M.: "Horizontal transfer of nodulation genes in soils and microcosms from Bradyrhizobium japonicum to B. elkanii"Microbes and Environments. 17(2). 82-90 (2002)