放線菌の二次代謝、形態分化の開始を司る制御系の統括的解明

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13854005
• 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: 放線菌 / 二次代謝 / 形態分化 / A-ファクター / 自己調節因子 / ストレプトマイシン

Research Abstract

放線菌Streptomyces griseusの二次代謝、形態分化は本菌自身が生産する化学調節物質A-ファクターによりスイッチ・オンされる。このA-ファクター制御カスケードについて以下の点を明らかにした。
(1)本カスケード内の主要なステップに位置する転写アクチベーターAdpAの標的遺伝子として金属プロテアーゼ、3種のセリンプロテアーゼ、ポリケタイド合成遺伝子をはじめとして約60種の遺伝子を単離し、これらがA-ファクター依存的に発現されることを確認した。
(2)培地中のグルコースに依存して基底菌糸内に隔壁を形成し、その1個1個が成熟胞子になるまで分化する変異株を取得した。この変異の原因遺伝子としてATP結合性の物質透過系(DasRABC)を同定した。なお本変異株の分化の開始はA-ファクター非依存性であった。
(3)A-ファクター依存的に発現されるポリケタイド合成酵素RppA酵素特性、基質特異性を明らかにした。本酵素がタイプIIIのポリケタイド合成酵素の最初の役者であることが世界中に認知された。
(4)セリン・スレオニンキナーゼAfsKの自己リン酸化を制御するAfsK結合蛋白であるKbpAを同定した。またAfsKによってリン酸化されるAfsRが転写因子であることを証明し、その標的遺伝子としてafsSを同定した。AfsRのリン酸化はそのDNA結合能を飛躍的に上昇させ、またATPasel活性にも影響を与えた。このように、セリン/スレオニンキナーゼを介したシグナル伝達の概略が分子レベルで明らかになった。

Research Products

• [Publications] T.Umeyama: "Autophosphoryllation of a bacterial serine/threonine kinase, AfsK, is inhibited by KbpA, an AfsK-binding protein"J. Bacteriol. 183. 5506-5512 (2002)
• [Publications] J.-W.Seo: "ATP-binding cassette transport system involved in regulation of morphological diffentiation in response to glucose in Streptomyces qriseus"J. Bacteriol. 184. 91-103 (2002)
• [Publications] S.Horinouchi: "The A-factor regulatory cascade and cAMP in the regulation of physiological and morphological development in Stretomyces qriseus"J. Ind. Microbioi. Biotechnol. 27. 177-182 (2001)
• [Publications] N.Funa: "Properties and substrate specificity of RppA, a chalcone synthase-related polyketide synthase in Streptomyces qriseus"J. Biol. Chem.. 277(in press). (2002)
• [Publications] P.-C.Lee: "afsS is a target of AfsR, a transcriptional factor with ATPase activity, that globally controls secondary metabolism in Streptomyces coelicolorA3(2)"Mol. Micrabiol. 27(in press). (2001)
• [Publications] 堀之内末治: "有用物質生産の場としての放線菌"バイオサイエンスとインダストリー. 27. 526-529 (2001)