• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Catabolite repression of amino acid metabolism

Research Project

Project/Area Number 22K19129
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 38:Agricultural chemistry and related fields
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

和地 正明  東京工業大学, 生命理工学院, 教授 (90192822)

Project Period (FY) 2022-06-30 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Keywordsジペプチド / アミノ酸 / 代謝制御 / カタボライト抑制 / GcvB sRNA / グルタミン / アラニルグルタミン / GcvB small RNA / 大腸菌
Outline of Research at the Start

本研究ではGcvB small RNAを介したジペプチドによるアミノ酸代謝抑制機構の全容を解明することを目指す。ジペプチドの分解に関与するペプチダーゼの多重欠損株Δpeps株を用いて、アミノ酸の代謝(生合成や取り込み、排出など)遺伝子についてジペプチドの添加の有無により発現量の変化を解析する。さらにジペプチドやトリペプチド、テトラペプチド等のオリゴペプチドについてアミノ酸代謝抑制活性を検定し、本制御系のシグナル分子の実体を解明する。得られた知見をもとに、細胞内ジペプチド濃度が上昇してもアミノ酸生合成が抑制されない株を構築し、ジペプチドの発酵生産株の育種に応用する。

Outline of Annual Research Achievements

大腸菌のグルタミン要求性変異株(ΔglnA株)をM9グルコース最少培地にて培養し、ジペプチドであるアラニルグルタミンと単体のグルタミンを添加した時の細胞の増殖と、添加したジペプチド及びアミノ酸の消費速度を測定した。グルタミン源として10 mMアラニルグルタミンと10 mMグルタミンをそれぞれ単独で加えたときは、アラニルグルタミンを添加した時の方がグルタミンを添加した時よりも短いラグ時間で増殖を開始し、その後の増殖速度も速かった。この時、アラニルグルタミンはグルタミンより早く消費された。興味深いことに、10 mMグルタミンに少量(0.5 mM)のアラニルグルタミンを添加すると、10 mMアラニルグルタミン添加時と同じように増殖した。このことから、それぞれ単独で加えた場合にはアラニルグルタミンはグルタミンより早く消費されること、また少量のアラニルグルタミンはグルタミンの消費を促進することが示唆された。まずこの現象にGcvB sRNAが関与しているかを調べた。その結果、gcvB欠損株でも同様の現象がみられたことからGcvB sRNAは関与していないことが明らかになった。そこで、この条件でジペプチドにより発現の変化する遺伝子の解析を行った。グルタミン代謝に関わる遺伝子の発現を定量RT-PCRにより測定したところ、グルタミンに少量のアラニルウルタミンを添加するとグルタミンの取り込み担体をコードするglnHPQ遺伝子の発現がグルタミン単独添加時と比べて数倍に上昇していることが判明した。このことから少量のアラニルグルタミンはグルタミンの取り込みを促進していることが示唆された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の計画ではペプチダーゼ多重欠損株Δpeps株を用いてジペプチドの有無により発現量が変化する遺伝子をRNA-Seq解析により同定する予定であったが、2022年度の実験結果を踏まえて、大腸菌グルタミン要求性変異株(ΔglnA株)にジペプチドであるアラニルグルタミンと単体のグルタミンを添加した時の増殖とアミノ酸代謝に対する影響を調べるための新しい実験系の構築を行った。特にグルタミン代謝に関わる遺伝子について定量RT-PCRにより発現量の変化を調べた。変更した計画にそってほぼ予定通りに実験を進めることができた。

Strategy for Future Research Activity

グルタミン要求性変異株(ΔglnA株)にグルタミンと少量のアラニルグルタミンを添加した時に、グルタミン取り込み単体の発現が顕著に増大するメカニズムの解明を目指す。特に窒素代謝関連転写因子等の遺伝子に注目して定量RT-PCR解析により発現量の変化を調べる。まずは窒素飢餓を感知する2成分制御系をコードするntrBC遺伝子や窒素応答シグマ因子をコードするrpoN遺伝子の関与について調べる。

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (6 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] 二次代謝酵素から一次代謝酵素への進化モデル2023

    • Author(s)
      川口潤、和地正明
    • Journal Title

      バイオサイエンスとインダストリー

      Volume: 81 Pages: 400-401

    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Journal Article] A secondary metabolic enzyme functioned as an evolutionary seed of a primary metabolic enzyme2022

    • Author(s)
      Kawaguchi J, Mori H, Iwai N, Wachi M
    • Journal Title

      Mol. Biol. Evol.

      Volume: 39 Issue: 8

    • DOI

      10.1093/molbev/msac164

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] インドールによるGAD 発現抑制におけるGadX とGadW の役割2024

    • Author(s)
      林弘健、神田健、岩井伯隆、和地正明
    • Organizer
      第18回日本ゲノム微生物学会年会、2024年3月12日、かずさアカデミアホール(千葉県木更津市)
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 細菌が持つセリンパルミトイル転移酵素ホモログが大腸菌に及ぼす特異な影響2024

    • Author(s)
      川口潤、岩井伯隆、和地正明
    • Organizer
      第18回日本ゲノム微生物学会年会、2024年3月12日、かずさアカデミアホール(千葉県木更津市)
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 大腸菌におけるジペプチドAla-Gln によるグルタミン代謝の制御2023

    • Author(s)
      秋元美月、岩井伯隆、和地正明
    • Organizer
      第75回日本生物工学会大会、2023年9月3日、名古屋大学東山キャンパス(名古屋市)
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] コリネ型細菌のミコール酸生合成欠損変異株の性状解析2023

    • Author(s)
      須之内愛、岩井伯隆、和地正明
    • Organizer
      第75回日本生物工学会大会、2023年9月4日、名古屋大学東山キャンパス(名古屋市)
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 二次代謝酵素から一次代謝酵素へ2023

    • Author(s)
      和地正明
    • Organizer
      酵素工学研究会第90回講演会、2023年11月10日、東京農工大学小金井キャンパス(東京都小金井市)
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 二次代謝酵素が一次代謝酵素へ進化した痕跡2023

    • Author(s)
      川口潤、森ひかる、岩井伯隆、和地正明
    • Organizer
      第17回日本ゲノム微生物学会年会
    • Related Report
      2022 Research-status Report

URL: 

Published: 2022-07-05   Modified: 2024-12-25  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi