2021 Fiscal Year Research-status Report
Elucidation of significance and regulatory mechanism of glucose-mediated protein Arg-phosphorylation of glucose-metabolizing enzymes
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21K05349
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
小倉 光雄 東海大学, 海洋研究所, 教授 (80204163)
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2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | グルコース / リン酸化Arg / 細胞内Mn2+濃度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
グルコース(Glc)は、リン酸化Argの脱リン酸化酵素遺伝子ywlEを誘導し、YwlEはArg修飾タンパク質を安定化する。この誘導メカニズム解明のため、transposon(Tn)挿入を考え、YwlE-lacZを持つ株にTnを導入したが、この株のTn転移頻度は通常株の数%しかなく実用的ではなかった。そこで、YwlE上流にMn2+排出ポンプ相同タンパク質の遺伝子が存在し、グルコースでその発現が低下するため、ywlE誘導とMn2+の関係に注目した。Mn2+恒常性維持は、Mn2+が活性化する転写因子MntRがMn2+取込みポンプ(MntH, MntABCD)と排出ポンプMnePを制御することで達成される。Glcは細胞内Mn2+濃度を約２倍増大させ、mnePを破壊するとGlcなしでもMn2+濃度とywlEが誘導されたので、Mn2+濃度上昇がywlEを誘導する事が示唆された。枯草菌のArg生合成系制御因子AhrCは転写因子CcpN経由でGlcに応答することが知られており、ahrC破壊の効果を検討したところ、ywlE発現とMn2+濃度のGlc誘導がほぼ消失した。従って、AhrCに制御されGlcに応答する未知のMn2+ポンプが示唆された。そこで、ahrC破壊株で野生株との比較RNA-seqを行い、460を超える標的を見出した(>x4, <1/4)。AhrC制御でポンプとみられるタンパク質遺伝子のうちGlcに応答性でywlE発現に影響する２つの候補(排出型ABC輸送体とMntR抑制性の金属イオン取込みfamily遺伝子)を得た。排出型ABC輸送体破壊株では、Mn2+濃度がGlcなしで３倍程度上昇していた。また、後者を人為的に誘導すると、mntHを誘導したのと同程度のMn2+濃度上昇が観察された。従って、前者は、Mn2+排出ポンプであること、後者は取り込みポンプであることが確認された。
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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
ywlE遺伝子のグルコース誘導機構については大いに進展した。しかし、解糖系酵素へのArgリン酸化の検討は、あまり進んでいない。当初、ピルビン酸脱水素酵素を材料に検討を開始したが、酵素遺伝子に少しでも人為的操作を加えると、生育速度に大きな負の影響が出てしまい、進展を見ることはできなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、細胞内Mn2+濃度を変動させる新規なポンプ遺伝子について解析を進める。また、RNA-seq解析で新たに見出した標的遺伝子プロモーター領域への精製AhrCタンパクを用いたDNA結合解析実験を行う予定である。RNA-seq解析はMntRについても行なったので、新規な標的遺伝子について同様なDNA結合解析実験を行う。
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| Causes of Carryover |
繰り越し金の発生理由は、当初予定より消耗品の支出が少なかったためである。比較的少額でもあるので次年度の消耗品費に充当する予定である。
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Research Products
(3 results)
