2018 Fiscal Year Annual Research Report
光合成と窒素固定の酸素パラドクスを統御する分子機構
Publicly Offered Research
| Project Area | Oxygen biology: a new criterion for integrated understanding of life |
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| Project/Area Number |
17H05525
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
藤田 祐一 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (80222264)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 転写制御タンパク質 / ChlR / CnfR / 窒素固定 / シアノバクテリア / 鉄硫黄クラスター / フェレドキシン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ChlRは、低酸素環境に応答してテトラピロール生合成における低酸素型酵素群をコードするオペロンchlAII-ho2-hemNの転写を活性化するMarR型転写制御タンパク質である。ChlRの低酸素感知の構造基盤を明らかにするため、エラープローンPCRを介してchlR遺伝子に変異導入を行い、好気条件で生育できないchlAII欠損株を好気条件でも生育可能とするような偽復帰変異をスクリーニングした。その結果、好気条件での生育を回復した偽復帰変異体を単離し、原因変異がchlR遺伝子に生じていることを確認した。これらの偽復帰変異株はいずれも好気条件においてもchlAIIオペロンの転写を活性化しており、ChlRが恒常的に活性化型となっていることが確認された。ほとんどのアミノ酸置換はN末端ドメインに集中しており、ChlRのN末端ドメインの構造変化が転写活性化に重要であることを示唆している。
CnfRは、窒素固定性シアノバクテリアに分布し、低酸素と窒素枯渇を感知し、窒素固定（nif）遺伝子群の転写を活性化するマスターレギュレーターである。そのN末端には2つの[4Fe-4S]クラスターを保持するドメイン（フェレドキシンドメイン）を有する。このドメインを介した低酸素感知機構を明らかにするため、フェレドキシンドメインを異種フェレドキシンに置換もしくは、[4Fe-4S]クラスター保持に関わる8個のCys残基をすべてAlaに置換した一連の変異型cnfR遺伝子を構築し、cnfR欠損株の窒素固定的生育能の相補により評価した。その結果、いずれの変異型CnfRも窒素固定的生育を相補できなかった。この結果は、CnfRの低酸素感知と転写活性化において、[4Fe-4S]クラスター形成のみならずアポタンパク質のアミノ酸配列も必須の役割を果たしていることを示している。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(6 results)
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[Journal Article] Accessory proteins of the nitrogenase assembley, NifW, NifX/NafY, and NifZ, are essential for diastrophic growth in the nonheterocystous cyanobacterium Leptolyngbya boryana.2019
Author(s)
Nonaka, A., Yamamoto, H., Kamiya, N., Kotani, H., Yamakawa, H., Tsujimoto, R., and Fujita, Y.
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Journal Title
Frontiers in Microbiology
Volume: 10
Pages: 495
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] In-vivo transposon tagging in the nonheterocystous nitrogen-fixing cyanobacterium Leptolyngbya boryana.2018
Author(s)
Tomatsu, C., Uesaka, K., Yamakawa, H., Tsuchiya, T., Ihara, K., and Fujita, Y.
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Journal Title
FEBS Letters
Volume: 592
Pages: 1632-1642
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Functional expression of an oxygen labile nitrogenase in an oxygenic photosynthetic organism.2018
Author(s)
Tsujimoto, R., Kotani, H., Yokomizo, K., Yamakawa, H., Nonaka, A. and Fujita, Y.
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 8
Pages: 7380
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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