2022 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular interactome on the regulation of lanthanide-dependent methylotrophy
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21H02105
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
谷 明生 岡山大学, 資源植物科学研究所, 准教授 (00335621)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | Methylobacterium / ランタノイド / メタノール代謝 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Methylobacterium属細菌は植物葉上の主要な共生細菌である。植物が放出するメタノールをメタノール脱水素酵素(MDH)で酸化して利用する。MDHにはカルシウム依存のMxaFとランタノイド(Ln)依存のXoxFの二種類が存在する。XoxFはLn存在下でのみ発現し活性化する、生物学上初めて見つかったLn依存酵素である。XoxFは幅広いグラム陰性細菌ゲノムにコードされ、メタノール資化能を付与することから、Lnは微生物における“見過ごされてきた重要元素”である。本属細菌においてLnに依存した遺伝子発現調節機構に関する遺伝学的情報は蓄積してきている。しかし、それら分子が生体内でどのように機能しているかという情報は断片的である。本研究では本属細菌をモデルとして、Lnの細胞内への取り込みからメタノール代謝系の遺伝子発現に至る過程について、それらの系を構成する分子間の相互作用に注目してtwo-hybrid法や近接標識法等を用いて解析し、機能未知な分子を含めた各分子の代謝系における位置・役割を特定し、メタノール代謝系のLnによる制御分子機構を明らかにすることを目的としている。
MxaFの発現に必須である二成分制御系MxbDMの遺伝子欠失株から生育復帰変異株が得られ、そのゲノムリシーケンスによりMxaFのプロモーター部分に複数パターンの変異が見つかった。これらの変異が存在することでMxaFの発現が二成分系に非依存となる。またMxbMタンパク質を大腸菌で発現させ、精製し、MxaFプロモーターの一部分に結合することをゲルシフト法で示した。Mxaオペロンに存在するMxaBという制御タンパク質、並びにMxbDM発現に必要とされる別の二成分制御系であるMxcQEの遺伝子欠失株の生育特性やそれぞれにおけるMDH遺伝子発現をプロモーターレポーター系で全て測定した。
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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
当初近接標識法を用いて細胞内外において相互作用しうるタンパク質を標識・精製・同定しようとしていたが発現ベクターの構築がうまく行かず、別の手段を執ることにした。幸い予想したタンパク質同士の結合が従来の方法及びバイオレイヤー法でアッセイ可能である。
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| Strategy for Future Research Activity |
ペリプラズムにおけるLn結合タンパク質と二成分制御系のリガンド結合部位の相互作用、また制御タンパク質とMDH遺伝子プロモーターとの相互作用が見えてきた。MxaFの発現に関わる要素の相互作用が明らかになってきたが、XoxF発現に関わる要素はまだ未検討である。
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