2020 Fiscal Year Annual Research Report
バクテリアにおけるエネルギー代謝ステート遷移の分子機構
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18H02124
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
田中 寛 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (60222113)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | エネルギー代謝ステート / 大腸菌 / シアノバクテリア / 中央代謝経路 / 明暗環境応答 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、微生物細胞が内的・外的な環境変化に応じて引き起こす大規模な代謝状態の変換プロセス（代謝ステート遷移）に注目し、その分子機構の解明を目的としている。
従属栄養バクテリアとして大腸菌を用い、エネルギー源として資化する炭素源変化に対応した代謝ステート遷移の研究を進めた。限定量のグルコースとカザミノ酸を炭素源とするバッチ培養系を用いることで、グルコース枯渇に伴う代謝ステート遷移モデル系としている。まず、酢酸オーバフロー代謝経路のptaやackA遺伝子の欠損株でこのステート遷移が阻害されることを発見した。そして引き続き、この欠損が細胞内ピルビン酸の蓄積、酢酸生成の阻害を介して最終的に２オキソグルタル酸デヒドロゲナーゼ（OGDH）の活性化を阻害することで、代謝ステート遷移を妨げていることを明らかにした。これは、ピルビン酸がピルビン酸デヒドロゲナーゼ（PDH）発現を脱抑制し、PDHの過剰発現が細胞内に限定量しか存在しないCoAとリポ酸の競合を介してOGDH活性化を阻害すること（１）。および酢酸がOGDH E2サブユニットへのリポ酸修飾を活性化すること（２）によると考えられた。PDHとOGDHの２種の巨大なデヒドロゲナーゼ複合体の活性調節が、細胞のエネルギー獲得代謝の大枠を決めている可能性が高く、ここで見えてきた新規かつ高次の代謝調節機構の提唱を今後とも進めていこうと考えている。
独立栄養バクテリアとしてはシアノバクテリアを用いて研究を行なった。シアノバクテリアは明所では光を、暗所では異化的糖代謝にエネルギー源を切り替える。光の有無に顕著に応答するRNAポリメラーゼシグマ因子、SigF1、SigF2に焦点を当てて研究を進め、それぞれの制御下の遺伝子群を同定するとともに関連因子も含めた調節モデルの構築を行なった。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] ESCRT machinery mediates cytokinetic abscission in the unicellular red alga Cyanidioschyzon merolae2020
Author(s)
Fumi Yagisawa, Takayuki Fujiwara, Tokiaki Takemura, Yuki Kobayashi, Nobuko Sumiya, Shin-ya Miyagishima, Soichi Nakamura, Yuuta Imoto, Osami Misumi, Kan Tanaka, Haruko Kuroiwa and Tsuneyoshi Kuroiwa
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Journal Title
Frontiers in Cell and Developmental Biology
Volume: 8
Pages: 169
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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