酸応答性センサーの活性化機構の解析

• 研究課題/領域番号: 16K07681
• 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: 近畿大学
• 研究代表者: 江口 陽子 近畿大学, 生物理工学部, 講師 (30757422)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2016年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 酸応答 / ヒスチジンキナーゼ / EvgS / センサー / 酸化還元 / 環境・細胞応答 / シグナル伝達 / 酸耐性誘導機構

研究成果の概要

本研究では大腸菌の酸性pHセンサーEvgSの活性化機構を検討した。EvgSはpH 4.5から6 の弱酸性下で活性化し，菌の酸耐性化に関わる多くの遺伝子の発現を誘導する。培地（細胞外）をpH5.7にしても，培地への有機酸の添加や嫌気状態での培養によってEvgS活性が阻害されることから，細胞内外のpH差がEvgS活性に必要であると仮定した。ところが，pH差が存在しても少量の有機酸の添加によってEvgSは不活化した。さらに，嫌気状態での不活化はユビキノンがEvgSのPASドメイン内システイン残基間S-S結合を切断するためだと考えられ、ユビキノンを介したEvgS の新規活性化メカニズムを提唱した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では大腸菌の酸性pHセンサーEvgSの活性化機構を検討した。病原性大腸菌は優れた酸耐性能を有しており、そのため少数の菌数でも食中毒などを引き起こすものと考えられている。EvgSは酸耐性化に関わる遺伝子群の発現制御を行い、その活性化機構を解明することは食中毒予防に貢献する。本研究ではEvgSが酸性pH以外に酸化還元状態にも応答することを見出した。さらに、酢酸や安息香酸などの有機酸によってEvgSが不活化するのは、単に細胞内外でのpH勾配の喪失では説明できないことが判明した。有機酸によるEvgSの不活化機構をさらに解析することで、細菌に対する有機酸の影響のより深い理解が期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Identification of an Internal Cavity in the PhoQ Sensor Domain for PhoQ Activity and SafA-mediated Control (2018)
  • 著者名/発表者名: K. Yoshitani, E. Ishii, K. Taniguchi, H. Sugimoto, Y. Shiro, H. Mori, Y. Akiyama, A. Kato, R. Utsumi, Y. Eguchi
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 巻: 83 号: 4 ページ: 684-694
  • DOI: 10.1080/09168451.2018.1562879
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Characterization of H-box region mutants of WalK inert to the action of waldiomycin in <i>Bacillus subtilis</i> (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Kato, S. Ueda, T. Oshima, Y. Inukai, T. Okajima, M. Igarashi, Y. Eguchi and R. Utsumi
  • 雑誌名: The Journal of General and Applied Microbiology 巻: 63 号: 4 ページ: 212-221
  • DOI: 10.2323/jgam.2016.10.007
  • NAID: 130006067744
  • ISSN: 0022-1260, 1349-8037
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 細菌情報伝達ネットワークと阻害剤 (2017)
  • 著者名/発表者名: 江口陽子、内海龍太郎
  • 雑誌名: 食品加工技術 巻: 37 ページ: 32-40
  • NAID: 40021482605
• [雑誌論文] Angucycline antibiotic waldiomycin recognizes common structural motif conserved in bacterial histidine kinases (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Eguchi, T. Okajima, N. Tochio, Y. Inukai, R. Shimizu, S. Ueda, S. Shinya, T. Kigawa, T. Fukamizo, M. Igarashi and R. Utsumi
  • 雑誌名: J. Antibiotics. (Tokyo) 巻: 70 号: 3 ページ: 251-258
  • DOI: 10.1038/ja.2016.151
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of the three genes involved in controlling production of a phytotoxin tropolone in Burkholderia plantarii (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Miwa, E. Kihira, A. Yoshioka, K. Nakasone, S. Okamoto, M. Hatano, M. Igarashi, Y. Eguchi, A. Kato, N. Ichikawa, M. Sekine, N. Fujita, Y. Kanesaki, H. Yoshikawa and R. Utsumi
  • 雑誌名: J. Bacteriol. 巻: 198 号: 11 ページ: 1604-1609
  • DOI: 10.1128/jb.01028-15
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 大腸菌 PhoQ センサードメインの SD ポケットの構造と機能 (2019)
  • 著者名/発表者名: ○吉谷 亘平、石井 英治、谷口 勝英、杉本 宏、城 宜嗣、秋山 芳展、加藤 明宜、内海 龍太郎、江口 陽子
  • 学会等名: 日本農芸化学会2019年度大会
• [学会発表] The internal cavity in the PhoQ sensor domain targeted by SafA. (2018)
  • 著者名/発表者名: ○Y. Eguchi, K. Yoshitani, E. Ishii, R. Utsumi
  • 学会等名: Gordon Research Conference on Microbial Stress Response
  • 国際学会
• [学会発表] Campylobacter 特異的バクテリオファージの単離と形態観察 (2018)
  • 著者名/発表者名: ○江口陽子、道裏ひかる、杉岡千尋、大川幹弘、中川和弥
  • 学会等名: カンピロバクター研究会
• [学会発表] 酸化還元ストレスによる酸応答性センサー EvgS の活性化制御 (2018)
  • 著者名/発表者名: 〇稲田慎也、江口陽子、芦田久
  • 学会等名: 近畿大学大学院サイエンスネットワーク2018 第8回院生サミット
• [学会発表] Campylobacter 特異的バクテリオファージの単離と形態観察 (2018)
  • 著者名/発表者名: 道裏ひかる、杉岡千尋、大川幹弘、中川和也、○江口陽子
  • 学会等名: 第39回日本食品微生物学会学術総会
• [学会発表] 酸化還元ストレスによる酸応答性センサー EvgS の活性化制御 (2018)
  • 著者名/発表者名: 〇稲田慎也、内海龍太郎、芦田久、江口陽子
  • 学会等名: 日本分子生物学会総会（横浜）
• [学会発表] 「ヒスチジンキナーゼセンサー EvgS の活性化に対する酸化還元状態の影響」 (2018)
  • 著者名/発表者名: ○稲田慎也、内海龍太郎、芦田久、江口陽子
  • 学会等名: 日本農芸化学会2018年度大会
• [学会発表] 「細菌情報伝達ネットワークと阻害剤」 (2017)
  • 著者名/発表者名: 江口陽子
  • 学会等名: 第27回食の機能と安全研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 「大腸菌ヒスチジンキナーゼセンサー EvgS 活性化機構」 (2017)
  • 著者名/発表者名: ○稲田慎也、江口陽子、芦田 久
  • 学会等名: 近畿大学大学院サイエンスネットワーク2017 第7回院生サミット
• [学会発表] 「カンピロバクター菌の株間における酸耐性能の比較」 (2017)
  • 著者名/発表者名: 稲田慎也、金田彰文、○江口陽子
  • 学会等名: 日本防菌防黴学会第44回年次大会
• [学会発表] 「大腸菌ヒスチジンキナーゼ EvgS の活性化機構」 (2017)
  • 著者名/発表者名: ○稲田慎也、江口陽子、内海龍太郎、芦田 久
  • 学会等名: 2017年度生命科学系学会合同年次大会
• [学会発表] 「カンピロバクターの株間における酸耐性能の比較」 (2017)
  • 著者名/発表者名: 稲田慎也、江口陽子
  • 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（京都府京都市東山区）
• [学会発表] 「酸応答性ヒスチジンキナーゼセンサーの活性化機構の解析」 (2016)
  • 著者名/発表者名: 江口陽子、内海龍太郎
  • 学会等名: 第13回21世紀大腸菌研究会
  • 発表場所: グリーンピア南阿蘇（熊本県阿蘇郡南阿蘇村）
• [学会発表] Angucycline antibiotic waldiomycin recognizes common structural motif conserved in bacterial histidine kinases. (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Eguchi, T. Okajima, N. Tochio and R. Utsumi.
  • 学会等名: Gordon Research Conference on Microbial Stress Response
  • 発表場所: South Hadley, MA, USA
  • 国際学会
• [学会発表] 「大腸菌ハイブリッドセンサーキナーゼにおけるリン酸基転移反応様式の検証」 (2016)
  • 著者名/発表者名: 木下英司、木下恵美子、江口陽子、小池 透
  • 学会等名: 第89回日本生化学会大会
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県仙台市青葉区）
• [学会発表] 「酸応答性ヒスチジンキナーゼセンサーの活性化と酸耐性誘導機構」 (2016)
  • 著者名/発表者名: 江口 陽子
  • 学会等名: 第89回日本生化学会大会 シンポジウム「バクテリアの環境応答：見え始めた２成分系リン酸化シグナル分子の新たな側面」
  • 発表場所: 東北大学川内北キャンパス（宮城県仙台市青葉区）
• [図書] Chapter 16.3. Two-component systems in sensing and adaptation to acid stress in Escherichia coli in"Stress and Environmental Control of Gene Expression in Bacteria" (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Eguchi, R. Utsumi (F. J. de Bruijn (Ed.))
  • 総ページ数: 1360
  • 出版者: Wiley-Blackwell Publishers
• [備考] 近畿大学生物理工学部 食品安全工学科食品衛生管理学研究室ホームページ
  • URL: http://www.waka.kindai.ac.jp/tea/food/shokuhineisei1/