2018 Fiscal Year Annual Research Report
Studies on the motile spore of the rare actinomycete Actinoplanes missouriensis to reveal the mechanisms of sporulation, dormancy, awakening and motion control
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18H02122
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
大西 康夫 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (90292789)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 希少放線菌 / 胞子嚢 / 運動性胞子 / べん毛 / 形態分化 / 遺伝子発現制御 / 転写因子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は形態的に最も複雑に進化したバクテリアである希少放線菌Actinoplanes missouriensisを対象に、その運動性胞子の形成・休眠・覚醒・運動制御に着目し、環境に応答した遺伝子発現制御機構および細胞内シグナル伝達機構の解明に取り組むことで、微生物細胞の巧妙な生存戦略を明らかにすることを目的としている。以下に本年度の主要な成果をまとめた。
小課題(1) 胞子嚢・胞子形成に関わる遺伝子群の発現制御機構の解明 胞子嚢内での胞子成熟に関わる多くの遺伝子の発現に関与することが示唆されていた３つのシグマFliAホモログについて、単独および多重遺伝子破壊株の作製とその表現型観察、遺伝子破壊株での網羅的転写解析等を行い、胞子嚢形成後期における複雑な遺伝子発現制御ネートワークの一端を明らかにした。
小課題(2) 胞子の休眠と覚醒の分子機構の解明 胞子嚢内で胞子の休眠に関与するTcrA-HhkA（His-Aspリン酸リレー型の応答制御因子とHisキナーゼ）系について、そのシグナル伝達の生化学的・遺伝学的解析を行った。HhkAがTcrAをリン酸化することを直接示す結果は得られなかったが、両遺伝子の破壊株の網羅的転写解析によって、両者が同一の制御システム上で機能していることが強く示唆された。一方、胞子嚢開裂異常変異株の解析より、胞子嚢内での胞子の休眠に関するシグマ因子-アンチシグマ因子系の存在を明らかにした。また、胞子嚢外壁がリン脂質から構成されることを明確に示し、その詳細な成分をリピドーム解析により明らかにした。
小課題(3) 運動性胞子の運動制御機構の解明 べん毛回転の「ブレーキ」として機能するタンパク質FtgAが走化性にも関与していることを示唆する結果が得られた。べん毛アセンブリに必要なチオレドキシン様タンパク質（AMIS75470）の機能に関して、遺伝学的な解析を進めるとともに、小課題(1)の解析より、AMIS_1780がTrxAと同様の機能を有することを明らかにした。
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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
大部分の実験は計画通り順調に遂行することができた。TcrA-HhkA系の生化学的解析が難航するなど、計画通りに進まなかった課題もあるが、FliAホモログの機能解析がほぼ完了したほか、胞子嚢開裂に異常がある変異株の解析から新たなシグマ因子-アンチシグマ因子系を見出すなど、当初計画以上の成果も得られている。リン脂質を主要成分とする胞子嚢外壁のリピドーム解析でも非常に興味深い結果が得られている。以上より、全体として、「おおむね順調に進展している」と自己評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
基本的に当初計画通りに研究を遂行するが、いくつかの課題では、できるだけ早期に論文として発表することを目指す。例えば、TcrA-HhkA系では、これまでの研究で残された課題である、リン酸化によるTcrAのDNA結合能向上の定量的な解析を行う。走化性とFtgAの関連についても、まず、3つの走化性遺伝子クラスターの機能解析に関して、新しい走化性アッセイ系での実験結果を早急にまとめて論文化するとともに、FtgAの機能解析に関して残された課題である、標的であることが示唆されているべん毛基部構成タンパク質との結合のin vitro実験による検証を行う。
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