2019 Fiscal Year Annual Research Report
Diversity of acyl groups of phospholipids in bacterial cell membranes: Its generation mechanism and physiological significance
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18H02127
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
栗原 達夫 京都大学, 化学研究所, 教授 (70243087)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 生体膜 / リン脂質 / リゾホスファチジン酸アシル基転移酵素 / PlsC |
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| Outline of Annual Research Achievements |
【Thermus thermophilus HB8のリゾホスファチジン酸アシル基転移酵素 (LPAAT) の特性解析】リゾホスファチジン酸のsn-2位にアシル鎖を導入するLPAATは、リン脂質アシル鎖の多様性を生み出す。LPAATの構造機能相関の解明を目的として、T. thermophilus HB8のLPAAT (TtPlsC) を精製し、特性を解析した。本菌の膜リン脂質アシル鎖の大部分はメチル基の分岐を有するが、精製酵素は分岐アシル鎖のほか、飽和および不飽和の直鎖アシル鎖をリン脂質に導入することが示された。配列解析の結果、基質特異性が狭いLPAATに比べて、TtPlsCのN末端領域は短いことが見いだされ、このことがTtPlsCが広い基質特異性を有する要因である可能性が考えられた。
【Escherichia coliの新奇LPAAT (YihG) の生理機能解析】従来、E. coliは一種のLPAAT (PlsC) のみを持つと考えられていたが、前年度までの研究で、新たなLPAATとしてYihGを見いだした。YihG欠損株では運動性の向上が見いだされたが、本欠損株ではべん毛成分であるFliCの増加とべん毛の形成が観察された。YihG欠損株では野生株に比べてcis-バクセン酸含有リン脂質が減少するが、このような膜リン脂質組成の変化がFliCやべん毛の増加をもたらしたと考えられた。
【Shewanella livingstonensis Ac10における高度不飽和脂肪酸代謝変換機構の解析】エイコサペンタエン酸 (EPA) 生産性細菌S. livingstonensis Ac10が、培地中に添加したドコサヘキサエン酸 (DHA) をEPAに変換して膜リン脂質に取り込む代謝変換系を有することを見いだし、この反応に関与する2,4-ジエノイルCoAレダクターゼを同定した。
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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
LPAATの構造機能相関の解析に有用な好熱菌由来LPAATの活性を保持した状態での精製、E. coliの新奇LPAATであるYihGのべん毛形成への関与の発見、細菌における高度不飽和脂肪酸の代謝変換に関与する酵素の同定など、大きな進展があった。一方、YihG欠損による膜リン脂質組成変化がべん毛形成を促進するメカニズムや、S. livingstonensis Ac10が有する複数のLPAATパラログの生理機能の解明には至っていないことから、「おおむね順調に進展している」と評価することが妥当と考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
5種のLPAATパラログ（PlsC1-PlsC5）を有するS. livingstonensis Ac10を用いて、LPAATパラログの機能分化や生理機能を解析する。これらのパラログの中には、その遺伝子破壊がゲノム上の周辺遺伝子の機能に影響するものがあるため、そのような極性効果を排除するため、各LPAATパラログの活性部位アミノ酸残基をコードするゲノム上の配列を部位特異的に改変することで、各酵素を特異的に不活性化した変異株を作製する。得られるLPAAT不活性型変異株と野生株の比較などにより、基質特異性やその他の生理機能の解析を進める。
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