2021 Fiscal Year Annual Research Report

Elucidation of biological functions and synthetic machinery of bacterial glucuronic acid-containing glycolipids

Research Project

Project/Area Number	19H02888
Research Institution	Kyushu University
Principal Investigator	沖野望九州大学, 農学研究院, 准教授 (90363324)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	角田佳充九州大学, 農学研究院, 教授 (00314360)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	糖脂質 / スフィンゴ糖脂質 / 糖転移酵素
Outline of Annual Research Achievements	令和３年度は主に以下の二つの項目に関して研究を進めた。 1. Zymomonas mobilisにおけるCPG合成経路の解明これまでにZ. mobilis のグルクロノシルセラミド（GlcACer）合成酵素の欠損株ではGlcACerが合成されない代わりにセラミドホスホグリセロール（CPG）が合成されていることを明らかにしている。本年度は、Z. mobilis の野生株とGlcACer欠損株のRNA-Seq解析の結果を精査し、CPGの合成に関わっている遺伝子の特定とその解析を行った。その結果、GlcACer欠損株において発現が上昇している遺伝子の中に、セラミドのリン酸化に関わっている可能性がある遺伝子を見いだすことが出来た。この遺伝子を大腸菌で発現させて、セラミドのリン酸化活性を測定したところ、本遺伝子の発現産物にセラミドのリン酸化活性を検出した。これらのことは、ホスファチジルグリセロールが（PG）がホスファチジン酸（PA）を中間産物として合成されるのと同様に、CPGがセラミド－１－リン酸を中間産物として合成されることを示唆している。 2. 細菌スフィンゴ糖脂質合成酵素の高次構造解析昨年度までの研究において、Sphingobium yanoikuyae由来のGlcACer合成酵素（SyaCer-GlcAT）の結晶を得ることに成功していた。本年度はこの結晶のX線による構造解析を行ったところ、SyaCer-GlcATの高次構造を明らかにすることに成功した。また、この高次構造情報を用いて基質であるUDP-グルクロン酸とセラミドのドッキングモデルを作成し、UDP-グルクロン酸とセラミドの認識に関わるアミノ酸を推定した。さらに、反応に関わると推定されるアミノ酸と基質認識に関わると推定されるアミノ酸の変異体を作成して、変異体の糖転移酵素の活性を測定することで、SyaCer-GlcATの反応機構と基質の認識機構をおよそ明らかにすることが出来た。
Research Progress Status	令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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。