染色体機能調節因子としてのプラスミドの機能メカニズムの解明

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24380043
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 野尻 秀昭 東京大学, 生物生産工学研究センター, 教授 (90272468)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: プラスミド / 染色体 / 遺伝子発現 / 転写制御 / 核様体

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、カルバゾール分解プラスミドpCAR1を材料に、“プラスミドを持つ”というシグナルが転写制御を経て染色体機能を制御する機構を解明する。これらの現象の一部には、複数の核様体タンパク質が関与することも示唆されているため、NAPsの機能構造解析と、他のNAPs間での相互作用解析を行うことで、上記シグナル伝達経路でのNAPsの機能メカニズムを解明する。
平成26年度は、pCAR1保持が引き起こす宿主の浸透圧ストレス耐性の低下について、耐性が向上したと考えられる大型コロニー株（自然変異株と推定される）が高頻度で高濃度KCl含有プレート上に出現することを見いだした。そこで、方針をショットガンクローニングによる原因遺伝子の取得から、自然変異株の取得と全ゲノム塩基配列決定による変異箇所同定へと転換した。現在までに8株の自然変異株を取得し、それらがpCAR1を保持しない宿主よりはストレス下での液体培養で生育が遅延するものの、pCAR1保持株よりは生育が早まることを明らかにした。現在、ゲノム解析を行っており、原因因子が特定され次第、遺伝子破壊株や高発現株を用いた機能解析を開始する予定である。
また、dRNA-Seq法によってpCAR1上の転写開始点を網羅的に調べ、転写プロファイルとそのプロモータ配列の特徴の相関を解析した。この情報をもとに、DNAサンプリング法のためのプラスミド作成を終了し、現在、プロモータ領域に結合するタンパク質の網羅的解析を行っている。
Pmrとホモログの結晶構造解析については、多量体形成能が低下したTurB変異体（R8A）のN末端側61残基について、2.3オングストロームの分解能で構造を決定することに成功した。これにより、PmrやTurBを含むMvaT様因子の二量体化・多量体化機構において大腸菌H-NSとの相違点と類似点が明らかになった。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Effects of three different nucleoid-associated proteins encoded on IncP-7 plasmid pCAR1 on host Pseudomonas putida KT2440 (2015)
  • Author(s): Suzuki-Minakuchi C., R. Hirotani, M. Shintani, T. Takeda, Y. Takahashi, K. Matsui, D. Vasileva, C.-S. Yun, K. Okada, H. Yamane, and H. Nojiri
  • Journal Title: Applied and Environmental Microbiology Volume: 81 Pages: 2869-2880
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1128/AEM.00023-15
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Modulation of primary cell functions of host Pseudomonas bacteria by conjugative plasmid pCAR1 (2015)
  • Author(s): Takahashi, Y., M. Shintani, N. Takase, Y. Kazou, F. Kawamura, H. Hara, H. Nishida, K. Okada, H. Yamane, and H. Nojiri
  • Journal Title: Environmental Microbiology Volume: 17 Pages: 134-155
  • DOI: doi: 10.1111/1462-2920.12515
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Oligmerization mechanisms of an H-NS family protein, Pmr, encoded on the plasmid pCAR1 provide a molecular basis for functions of H-NS family members (2014)
  • Author(s): Suzuki, C., K. Kawazuma, S. Horita, T. Terada, M. Tanokura, K. Okada, H. Yamane, and H. Nojiri
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 9 Pages: e105656
  • DOI: doi:10.1371/journal.pone.0105656
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 混合バイオフィルム中でのプラスミドの挙動 (2015)
  • Author(s): 李昇昱、水口（鈴木）千穂、清川達則、野村暢彦、岡田憲典、野尻秀昭
  • Organizer: 日本農芸化学会2015年度大会
  • Place of Presentation: 岡山大学津島キャンパス、岡山
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [Presentation] プラスミドpCAR1上の転写開始点とプロモーター領域の網羅的解析 (2015)
  • Author(s): 舘はる香、水口（鈴木）千穂、高橋裕里香、大坪嘉行、津田雅孝、岡田憲典、野尻秀昭
  • Organizer: 日本農芸化学会2015年度大会
  • Place of Presentation: 岡山大学津島キャンパス、岡山
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [Presentation] プラスミドと宿主染色体由来MvaT様因子のヘテロ二量体形成機構 (2015)
  • Author(s): 川妻孝平、水口（鈴木）千穂、寺田透、藤本瑞、岡田憲典、野尻秀昭
  • Organizer: 日本農芸化学会2015年度大会
  • Place of Presentation: 岡山大学津島キャンパス、岡山
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [Presentation] Plasmid business: effects on the host cell physiology and plasmid fitness cost (2014)
  • Author(s): Hideaki Nojiri
  • Organizer: International Society for Plasmid Biology Scientific Meeting 2014
  • Place of Presentation: Palm Cove, Australia
  • Year and Date: 2014-10-27 – 2014-11-01
  • Invited
• [Presentation] プラスミドpCAR1にコードされる核様体タンパク質が宿主に及ぼす影響の解析 (2014)
  • Author(s): 水口（鈴木） 千穂、廣谷龍輔、高橋裕里香、松井一泰、武田俊春、尹忠銖、新谷政己、岡田憲典、山根久和、野尻秀昭
  • Organizer: 環境微生物系学会合同大会2014
  • Place of Presentation: 浜松アクトシティコングレスセンター、浜松
  • Year and Date: 2014-10-21 – 2014-10-24
• [Presentation] プラスミドpCAR1上の転写開始点とプロモーター領域の網羅的解析 (2014)
  • Author(s): 舘はる香、高橋裕里香、大坪嘉行、津田雅孝、水口（鈴木）千穂、岡田憲典、野尻秀昭
  • Organizer: 環境微生物系学会合同大会2014
  • Place of Presentation: 浜松アクトシティコングレスセンター、浜松
  • Year and Date: 2014-10-21 – 2014-10-24
• [Presentation] Bacterial Evolution in Environment via Plasmid Conjugation (2014)
  • Author(s): Hideaki Nojiri
  • Organizer: 環境微生物系学会合同大会2014
  • Place of Presentation: 浜松アクトシティコングレスセンター、浜松
  • Year and Date: 2014-10-21 – 2014-10-24
  • Invited
• [Presentation] プラスミドpCAR1上の転写開始点とプロモーター領域の網羅的解析 (2014)
  • Author(s): 舘はる香、水口（鈴木）千穂、高橋裕里香、大坪嘉行、津田雅孝、岡田憲典、野尻秀昭
  • Organizer: 日本農芸化学会関東支部2014年度支部大会
  • Place of Presentation: 埼玉大学、埼玉
  • Year and Date: 2014-10-18 – 2014-10-18
• [Presentation] プラスミドと宿主染色体にコードされるMvaTホモログのホモ多量体・ヘテロ二量体形成機構の解明 (2014)
  • Author(s): 川妻 孝平, 水口（鈴木） 千穂, 岡田 憲典, 野尻 秀昭
  • Organizer: 第13回微生物研究会
  • Place of Presentation: 東京農業大学、東京
  • Year and Date: 2014-07-26 – 2014-07-26
• [Presentation] Degradative Plasmids as the Agents for Bacterial Evolution (2014)
  • Author(s): Hideaki Nojiri
  • Organizer: Thailand-Japan Collaboration Symposium on Microbial Resources for Environmental and Industrial Applications
  • Place of Presentation: Chulalongkorn University, Bangkok, Thailand
  • Year and Date: 2014-06-03 – 2014-06-03
  • Invited
• [Presentation] Cooperative Function of Plasmid- and Chromosomally Encoded H-NS Family Proteins (2014)
  • Author(s): Chiho Suzuki-Minakuchi
  • Organizer: Thailand-Japan Collaboration Symposium on Microbial Resources for Environmental and Industrial Applications
  • Place of Presentation: Chulalongkorn University, Bangkok, Thailand
  • Year and Date: 2014-06-03 – 2014-06-03
  • Invited
• [Presentation] Plasmid business: plasmid effect to host cell physiology and fitness (2014)
  • Author(s): Hideaki Nojiri
  • Organizer: Mini-Symposium: Plasmid effect to host cell physiology and fitness
  • Place of Presentation: University of Massachusetts Amherst
  • Year and Date: 2014-05-21 – 2014-05-21
  • Invited
• [Presentation] Modulation of primary cell function of host Pseudomonas bacteria by the conjugative plasmid pCAR1 (2014)
  • Author(s): Yurika Takahashi
  • Organizer: Mini-Symposium: Plasmid effect to host cell physiology and fitness
  • Place of Presentation: University of Massachusetts Amherst
  • Year and Date: 2014-05-21 – 2014-05-21
• [Presentation] A key global regulator that alters host function: H-NS family protein encoded on the plasmid pCAR1 (2014)
  • Author(s): Chiho Suzuki-Minakuchi and Kohei Kawazuma
  • Organizer: Mini-Symposium: Plasmid effect to host cell physiology and fitness
  • Place of Presentation: University of Massachusetts Amherst
  • Year and Date: 2014-05-21 – 2014-05-21
• [Presentation] Cooperative Function of the Three Nucleoid-Associated Proteins Encoded on IncP-7 Catabolic Plasmid pCAR1 (2014)
  • Author(s): Chiho Suzuki, Ryusuke Hirotani, Yurika Takahashi, Kazuhiro Matsui, Toshiharu Takeda, Choong-Soo Yun, Masaki Shintani, Kazunori Okada, Hisakazu Yamane, Hideaki Nojiri
  • Organizer: American Society for Microbiology 114th General Meeting
  • Place of Presentation: Boston, USA
  • Year and Date: 2014-05-17 – 2014-05-20
• [Presentation] Homo-Oligomerization Manners of H-NS Family Proteins, IncP-7 Catabolic Plasmid pCAR1-BornePmr and its Pseudomonas Host Chromosome-Brone TurA and TurB (2014)
  • Author(s): K. Kawazuma, C. Suzuki, T. Terada, K. Okada, H. Yamane, H. Nojiri
  • Organizer: American Society for Microbiology 114th General Meeting
  • Place of Presentation: Boston, USA
  • Year and Date: 2014-05-17 – 2014-05-20
• [Presentation] Comparisons of the Impacts on Host Cell by Carriage of a Different Plasmid (2014)
  • Author(s): Y. Takahashi, D. Sugiyama, M. Shintani, H. Yamane, K. Okada, M. Tsuda, H. Nojiri
  • Organizer: American Society for Microbiology 114th General Meeting
  • Place of Presentation: Boston, USA
  • Year and Date: 2014-05-17 – 2014-05-20