2021 Fiscal Year Annual Research Report
長鎖ポリアミン生合成系の全容解明とシリカ形成における機能解析
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19H02886
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
池田 丈 広島大学, 統合生命科学研究科(先), 准教授 (10505754)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 細菌 / ケイ素 / ポリアミン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
一部の生物は、無機鉱物であるシリカ(SiO2)を細胞内で形成する能力を有する。系統の異なる複数のシリカ形成生物において、多数のアミノ基を有する長鎖ポリアミンがシリカの内部に存在することが報告されている。このことから、長鎖ポリアミンがシリカの形成において重要な役割を果たしていると考えられている。しかし、その生合成経路は未だ不明であり、長鎖ポリアミンの機能を解析する上で大きな障壁となっていた。一方、研究代表者は、シリカを形成する中温性細菌において長鎖ポリアミンの合成に必要な遺伝子群を発見した。
本研究課題のこれまでの結果より、オペロンを形成している二つの遺伝子の産物が協奏的に働くことで長鎖ポリアミンを効率的に合成していると考えられた。これらの遺伝子を大腸菌で発現し、2種の組換えタンパク質を調製した。これらのタンパク質を組み合わせて反応させることで、in vitroでの長鎖ポリアミン合成に成功した。解析の結果、2種のタンパク質のうち一つが長鎖ポリアミン合成酵素として機能していることを証明し、シリカ形成細菌における長鎖ポリアミン生合成経路を解明することに成功した。なお、本酵素のN末端側にはグルタミン残基とリジン残基が多く含まれる特徴的な領域が存在する。欠失変異体を用いた解析の結果、本領域は酵素が胞子表面に局在するために必要な領域であることが判明した。シリカ形成細菌は胞子表面にシリカの層を形成するが、長鎖ポリアミン合成酵素は胞子表面に局在して、そこで長鎖ポリアミンを合成することでシリカ形成に関与していると考えられた。
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| Research Progress Status |
令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。
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