2016 Fiscal Year Annual Research Report
Bacterial catabolic system for the prevention of dead-end product formation
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26850046
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
上村 直史 長岡技術科学大学, 工学研究科, 助教 (50646528)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | β-アリールエーテル / リグニン / Sphingomonadaceae / カルボキシラーゼ / アセトフェノン / 細胞毒性 / バニリン酸 / AraC型転写制御因子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
リグニン由来芳香族分解菌であるSphingobium sp. SYK-6株はβ-アリールエーテル化合物をエーテル開裂と側鎖酸化を経て、vanilloyl acetic acid (VAA)へと変換した後、vanillic acid (VA)を経由して代謝する。このときVAAの一部は非酵素的に脱炭酸され、acetovanillone (AV)を生成するが、AVはカルボキシラーゼによりVAAへと変換される。昨年度までに、AVのカルボキシル化にacvABCDEFが関与することを明らかにした。最終年度ではAVのカルボキシラーゼ成分がacvABCDEFの６遺伝子で担われるかどうか明らかにするために、本遺伝子クラスターをAV変換能およびacvABCDEF相同遺伝子を持たないSphingobium japonicum UT26S株にて発現させた。その結果、本形質転換体においてAVのVAAへの変換活性が観察され、acvABCDEF遺伝子産物がAVカルボキシル化能を有することが明らかとなった。またAVの化学構造から予想された細胞毒性について調査したところ、SYK-6株の芳香族化合物等の栄養代謝時における呼吸活性がAV存在下で低下することが示された。
本研究により、SYK-6株のβ-アリールエーテル代謝系におけるVAA以降の分解経路に関して、AVのカルボキシル化がacvABCDEFにより担われており、本遺伝子群の転写がAraC型転写制御因子のAcvRにより正に制御され、AVにより誘導されることが明らかとなった。また、AVによる細胞毒性の無害化がβ-アリールエーテル代謝の進行促進に寄与することが推察された。さらにVAAがCoAの付加を経てVAに変換されることを見出し、中心代謝系に至るまで20近い酵素反応が関わる長大なβ-アリールエーテル代謝経路の全体像を把握することに成功した。
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