2015 Fiscal Year Research-status Report
好気性酸素非発生型光合成細菌における脱窒遺伝子発現制御機能の解析
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15K07351
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
新井 博之 東京大学, 農学生命科学研究科, 助教 (70291052)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 脱窒 / 光合成 / 一酸化窒素 / 微生物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Roseobacter denitrificans OCh114株は嫌気条件下において、硝酸イオンなどの窒素酸化物を代替電子受容体とした硝酸呼吸（脱窒）により生育する。一般的に、脱窒関連酵素は低酸素から嫌気条件下において発現するが、OCh114 株は好気－明条件で脱窒関連酵素である亜硝酸還元酵素(NIR)の活性が上がる事が知られている。本年度は本菌の脱窒関連遺伝子が環境変化に伴いどのような発現パターンを示すのかを明らかにするために、好気、微好気及び嫌気脱窒の各条件における明、暗両条件の脱窒関連遺伝子の発現プロファイルを比較した。
微好気－暗及び嫌気脱窒－暗条件における脱窒関連の硝酸還元酵素(NAR)、NIR、一酸化窒素還元酵素(NOR)、亜酸化窒素還元酵素(N2OR)をコードする遺伝子の発現パターンを比較したところ、嫌気脱窒条件においてNAR, NIR, NOR, N2OR全ての構造遺伝子が高レベルで発現していた。また、それらの中でもNIR遺伝子が最も高レベルで発現していた。なお、微好気条件下においても各構造遺伝子は、好気条件と比較して約2～5倍の発現上昇を示した。
好気／微好気／嫌気脱窒の各条件において光照射の影響を見るために、各培養条件における明／暗条件の発現レベルを比較したところ、微好気／嫌気脱窒条件においては、光照射による各遺伝子発現レベルの変化は見られなかったが、好気条件では光照射により NIR, NOR, N2ORの遺伝子発現レベルが上がっていた。NAR遺伝子の発現には変化は見られなかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
脱窒関連酵素遺伝子発現に対する酸素濃度と光照射の影響を調べることを今年度の目標としており、好気、微好気、嫌気の各条件における光照射の有無による全ての発現パターンの結果を得ることができたため、予定通り進捗したと判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
OCh114株の脱窒遺伝子クラスター中には、DNRタイプの転写調節因子をコードする遺伝子が２個(dnr1とdnr2)存在し、DNR1とDNR2には何らかの機能の違いと役割分担があると予想される。DNRタイプの転写調節因子については、緑膿菌のDNRにおいて立体構造の解析を含めた詳細な研究が進んでおり、ヘムを補因子としてNOを感知することが分かっている。しかし、他の菌由来のDNRの機能解析は行われていないため、実際にすべてのDNRタイプの転写調節因子がヘムを補因子としてNOを感知するのかどうかは不明である。そこで、dnr1とdnr2の遺伝子欠損株、または、異種発現株を用いて、脱窒遺伝子の転写活性を指標として、DNR1とDNR2それぞれが感知するエフェクターの解析を行う。異種発現の宿主としては、大腸菌、緑膿菌のdnr遺伝子欠損株、Roseobacterと類縁の嫌気性光合成細菌Rhodobacter sphaeroidesのnnrR遺伝子（dnrのホモログ）の欠損株を予定している。
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