2017 Fiscal Year Research-status Report
バクテリアの多様な光応答を支える光スイッチ群に関する研究
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16K07676
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
高野 英晃 日本大学, 生物資源科学部, 准教授 (50385994)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | LitRファミリー / カロテノイド / 光センサー / 微生物スクリーニング / ゲノムマイニング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
LitRファミリーはバクテリアにユニークな分布を示し、ビタミンB12をクロモフォアとして利用することで光シグナルを転写レベルに変換する光受容体型転写調節タンパク質として働く。LitRは抗酸化作用を有するカロテノイド色素の光依存的な生産制御に関与し、光ストレスに対する防御応答において主要な役割を果たす。多様なバクテリアゲノムにコードされるLitRファミリーは系統樹解析より少なくとも5クラスに分類され、それらの大半はビタミンB12とは異なる光感知機構を有することが予想されている。各LitRの光センサーとしての機能解明を主要な目的として遺伝生化学的な解析を実施した。Class III LitR組換えタンパク質はUV-A領域に吸収を示すクロモフォアが相互作用していることを明らかにしてきた。詳細な生化学解析を実施した結果、本蛋白質はUV-A照射依存的にホモオリゴマーがテトラマーに解離することを見出した。また、UV-A吸収を示すドメインはC末端領域に存在し、本領域に保存されているシステイン残基がその機能に必須であることを見出した。同様の結果は他のClass III LitRにおいても確認されたことから、本特性は本クラスに共通であることが予想された。他の光センサー候補群についても遺伝生化学的な個別解析を実施した。現在までにクロモフォアの同定には至っていないが、DNA結合能などに関する基礎的知見の取得に成功した。また、光応答を示すバクテリアのスクリーニングを実施した。取得した光応答性菌群の細菌種情報および公的データベースゲノム情報を基に、新たな光センサー候補を探索したところ、グラム陽性の放線菌にコードされる転写調節タンパク質が光依存的な色素生産に関与することが示唆された。また、RNA-seqによるトランスクリプトーム解析に供するRNA精製法を検討し、細菌種を問わないRNA精製法を確立した。
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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
5クラスに分類されるLitRファミリーの個別遺伝生化学的な解析は上記の通り着実に進展している。特に、Class III LitRについてはクロモフォアの同定には至っていないが、多くの基礎知見が得られていることから、現在進めているタンパク質の立体構造解析によって、クロモフォアの実体およびその分子メカニズムの全容が明らかになると考える。他の光センサー候補タンパク質群についても同様に基礎的な知見が得られているため、今後クロモフォアの同定につながると考えられる。一方、新規な光センサーの同定を目的とした研究では、微生物スクリーニングとゲノムマイニングを組み合わせたことによって新規な光センサー候補を見出すことに成功した。また、本研究では様々なバクテリアを対象としていることから、バクテリア種を問わないRNA精製法の確立は今後実施予定のトランスクリプトーム解析による新規な光誘導性遺伝子や光センサーの発見に繋がる成果であると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
LitRファミリーをはじめとする光受容体候補の機能解析を引き続き実施する。他の光センサー候補タンパク質群については、カロリーメトリーを用いた既知クロモフォアとの相互作用解析を実施していく。また、遺伝学的なアプローチとして、レポーターアッセイ系を確立して、ランダムトランスポゾン変異法などによって、クロモフォア合成遺伝子の同定を進める。一方、光センサーのスクリーニングにおいては、微生物スクリーニングに重点を置き、光応答性菌を分離してバクテリア種を同定する。その理由としては、現在では膨大なゲノム情報が蓄積しつつあることから、比較ゲノム解析によりフェノタイプとして光依存的な表現型を示すバクテリア情報をオリジナルに蓄積することが極めて重要であると考える。
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[Presentation] High production of a class III lantipeptide AmfS in Streptomyces griseus2017
Author(s)
Hideaki Takano, Yuhei Matsui, Junpei Nomura, Masahiro Fujimoto, Naoto Katsumata, Takafumi Koyama, Isamu Mizuno, Shoichi Amano, Hatsumi Shiratori-Takano, Mamoru Komatsu, Haruo Ikeda, and Kenji Ueda
Organizer
XVIII. International symposium on the Biology of Actinomycetes
Int'l Joint Research
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