好気性酸素非発生型光合成細菌における脱窒遺伝子発現制御機能の解析

• 研究課題/領域番号: 15K07351
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用微生物学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 新井 博之 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (70291052)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2015年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: 脱窒 / 光合成 / 一酸化窒素 / 微生物

研究成果の概要

好気性光合成細菌Roseobacter denitrificans OCh114の嫌気的生育に関わる脱窒遺伝子の発現には、2つのDNRタイプの転写調節因子 (DNR1とDNR2)が関与している。各種転写調節因子の欠損株を用いた遺伝子発現解析の結果、DNR1がDNR2の発現を制御し、DNR2が脱窒酵素遺伝子の発現を誘導するカスケード制御系が明らかになった。また、酸素を感知するFnrLは、ヘム生合成系の発現を制御することにより、間接的にDNRの活性化に必要であり、光合成遺伝子発現を制御しているLOV-HKが光に応答した脱窒遺伝子発現制御に関与していることが明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] Pseudomonas aeruginosa overexpression system of nitric oxide reductase for in vivo and in vitro mutational analyses (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamagiwa Raika、Kurahashi Takuya、Takeda Mariko、Adachi Mayuho、Nakamura Hiro、Arai Hiroyuki、Shiro Yoshitsugu、Sawai Hitomi、Tosha Takehiko
  • 雑誌名: Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics 巻: 1859 号: 5 ページ: 333-341
  • DOI: 10.1016/j.bbabio.2018.02.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamics of Nitric Oxide Controlled by Protein Complex in Bacterial System (2017)
  • 著者名/発表者名: Erina Terasaka, Kenta Yamada, Po-Hung Wang, Kanta Hosokawa, Raika Yamagiwa, Kimi Matsumoto, Shoko Ishii, Takaharu Mori, Kiyoshi Yagi, Hitomi Sawai, Hiroyuki Arai, Hiroshi Sugimoto, Yuji Sugita, Yoshitsugu Shiro and Takehiko Tosha
  • 雑誌名: PNAS 巻: 114 号: 37 ページ: 9888-9893
  • DOI: 10.1073/pnas.1621301114
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nitrate reductase in Hydrogenobacter thermophilus with evolutionarily ancient features: distinctive localization and electron transfer (2017)
  • 著者名/発表者名: Masafumi Kameya, Haruna Kanbe, Yasuo Igarashi, Hiroyuki Arai, and Masaharu Ishii
  • 雑誌名: Mol. Microbiol. 巻: 106 号: 1 ページ: 129-141
  • DOI: 10.1111/mmi.13756
  • 査読あり
• [雑誌論文] Expression of multiple cbb3 cytochrome c oxidase isoforms by combinations of multiple isosubunits in Pseudomonas aeruginosa (2016)
  • 著者名/発表者名: Takehiro Hirai, Tatsuya Osamura, Masaharu Ishii, and Hiroyuki Arai
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 巻: 113 号: 45 ページ: 12815-12819
  • DOI: 10.1073/pnas.1613308113
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Discovery of an intermolecular disulfide bond required for the thermostability of a heterodimeric protein from the thermophile Hydrogenobacter thermophilus (2016)
  • 著者名/発表者名: Keug Tae Kim, Yoko Chiba, Hiroyuki Arai, and Masaharu Ishii
  • 雑誌名: Biosci. Biotechnol. Biochem. 巻: 80 号: 2 ページ: 232-240
  • DOI: 10.1080/09168451.2015.1079476
  • NAID: 120007129882
  • 査読あり
• [学会発表] 好気性光合成細菌Roseobacter denitrificans OCh114におけるLOV-HK の機能解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山本麻衣子、石井正治、新井博之
  • 学会等名: 日本農芸化学会2018年度大会
• [学会発表] 好気性光合成細菌 Roseobacter denitrificans の光合成色素生産における光受容体タンパク質の役割 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山本麻衣子、石井正治、新井博之
  • 学会等名: 日本農芸化学会2017年度大会
  • 発表場所: 京都女子大学（京都府・京都市）
  • 年月日: 2017-03-19
• [学会発表] 微生物による金属鉄腐食プロセスの解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 井上達也、平野伸一、 松本伯夫、新井博之、石井正治
  • 学会等名: 日本農芸化学会2017年度大会
  • 発表場所: 京都女子大学（京都府・京都市）
  • 年月日: 2017-03-19
• [学会発表] 好気性光合成細菌 Roseobacter denitrificans の光合成色素生産における光受容体タンパク質の役割 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山本麻衣子、石井正治、新井博之
  • 学会等名: 第５回日本生物工学会東日本支部コロキウム
  • 発表場所: 筑波大学東京キャンパス（東京都・文京区）
  • 年月日: 2017-03-02
• [学会発表] 酸素高親和性呼吸酵素による微生物の環境適応と呼吸防御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 新井 博之
  • 学会等名: 日本農芸化学会2016年度大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター(北海道・札幌市)
  • 年月日: 2016-03-29
• [学会発表] Rhodobacter sphaeroidesにおけるピリドキサルリン酸依存型転写調節因子による5-アミノレブリン酸生合成遺伝子の発現制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 天野 修，石井正治，新井博之
  • 学会等名: 日本農芸化学会2016年度大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター(北海道・札幌市)
  • 年月日: 2016-03-29
• [学会発表] 酸素非発生型光合成細菌のエネルギー代謝制御機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 新井 博之
  • 学会等名: 第１回光合成細菌ワークショップ
  • 発表場所: 岩手大学(岩手県・盛岡市)
  • 年月日: 2016-03-17
  • 招待講演
• [学会発表] Function and regulation of multiple terminal oxidases for aerobic respiration in Pseudomonas aeruginosa (2015)
  • 著者名/発表者名: 新井 博之
  • 学会等名: 錯体化学会第65回討論会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド(兵庫県・神戸市)
  • 年月日: 2015-09-21
  • 招待講演