細胞間コミュニケーション分子の生合成と代謝から迫る青枯病菌クオラムセンシング機構

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19H02899
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 甲斐 建次 大阪府立大学, 生命環境科学研究科, 准教授 (40508404)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大西 浩平 高知大学, 教育研究部総合科学系生命環境医学部門, 教授 (50211800) ; 三浦 夏子 大阪府立大学, 生命環境科学研究科, 助教 (80724559)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: クオラムセンシング / 生合成 / 代謝 / 青枯病菌

Outline of Annual Research Achievements

グラム陰性細菌はフェロモン様のシグナル分子を使い、菌密度に同調した遺伝子発現機構であるクオラムセンシング（QS）を行う。世界で猛威を振るう強害植物病菌Ralstonia solanacearum（青枯病菌）は、それぞれの地域で独自の種分化を遂げた多様な菌株が存在する。本研究は、青枯病菌の病原性を完全に制御しているQS機構における「2つの重要課題」に挑戦する。1つ目は、QSシグナル分子であるmethyl 3-hydroxymyristate（3-OH MAME）とmethyl 3-hydroxypalmitate（3-OH PAME）が菌株によって作り分けられる生合成機構の解明である。2つ目は、菌体外のQSシグナル分子が最高濃度に達した後に、急速に分解される代謝機構の解明である。本課題では、これまでの研究で生じた謎を解き、青枯病菌QS機構におけるシグナル分子の選択性と代謝機構、加えて、それらの病原性制御における重要性を明らかにし、青枯病菌QS機構の化学制御法開発に向けた基礎的知見の集積を目指している。
今年度は、QSシグナル分子の代謝を中心に解析を進めた。発現解析・分泌タンパク質の解析から、3-OH MAMEの分解に関わることが予想されるエステラーゼ・リパーゼを3種見出した。それらの欠損株の作製・解析と生化学的解析に向けた異種発現系確立に成功した。また、より広範な菌株でのQSシグナル欠損の影響を調べるため、NBRCより取り寄せた数種の菌株についてゲノム解析を実行して合成酵素遺伝子phcBの配列を明らかにし、欠損株作製を達成した。今後は、それらの解析を進めて行くことで、QSシグナル分子の生合成の解析と応答能の特異性を明らかにしていく。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

QSシグナル分子の生合成はかなり順調に進んでおり、若干計画以上に進んでいる。応答能比較についても予定よりも多くの解析が進んでいる。代謝に関しては計画通りに進んでおり、発現解析・分泌タンパク質の解析、そこから得た知見に基づいたQSシグナル分子代謝酵素の発見、それらの欠損株作製が達成された。欠損株の解析が若干遅れていると思われるので、次年度で巻き返す必要があると思われる。異種発現酵素については、次年度により詳細な生化学的解析を進める必要がある。

Strategy for Future Research Activity

生合成については、より広範な菌株での解析を進めることで、多様な菌株が存在する青枯病菌での共通性と菌株特異性を明らかにしていき、青枯病菌QSシグナル分子の生合成機構と受容特異性の全容解明に努める。代謝については、候補酵素の生化学的な解析を中心に進め、欠損株の病原性を含めた広範な解析を達成する必要があると思われる。また、代謝機構の解析から得た知見をQS阻害剤へのデザインへとフィードバックし、より代謝安定性にすぐれた阻害剤の創製を達成したい。