ゲノム情報に基づいた超好熱菌遺伝子発現制御システムの解明

• 研究課題/領域番号: 17350083
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生体関連化学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 跡見 晴幸 京都大学, 工学研究科, 助教授 (90243047)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 15,100千円 (直接経費: 15,100千円); 2006年度: 5,800千円 (直接経費: 5,800千円); 2005年度: 9,300千円 (直接経費: 9,300千円)
• キーワード: 超好熱菌 / Archaea / Thermococcus / プロモーター / 刺激と応答 / 遺伝子発現制御 / ゲノム / 転写

研究概要

本年度はThermococcus kodakaraensisの多糖分解・解糖系・糖新生系酵素遺伝子の全てを制御する転写因子Tgr(Thermococcales glycolytic regulator)を同定した。Tgr遺伝子を破壊したところ、糖新生条件で本来は抑制されている多糖分解酵素・解糖系遺伝子群の転写量は解糖条件と同等のレベルに達していた。さらにこの条件下で転写誘導される糖新生系遺伝子群の転写量は低いままであった。これらの事実からTgrは糖新生条件下では多糖分解・解糖系遺伝子群の転写抑制と糖新生遺伝子群の転写誘導の双方に関与することが明らかとなった。さらにこれらの遺伝子上流には共通配列(TGM, Thermococcales glycolytic motif)が存在し、多糖分解・解糖系遺伝子ではBRE/TATA配列の下流に、糖新生遺伝子ではBRE/TATA配列の上流に位置した。Electrophoretic Mobility Shift Assayを行ったところ、TgrはTGMに特異的に結合することが明らかとなった。さらにmaltotrioseの存在下でTgrのTGMへの結合が解除されることも判明した。これらの結果を総合すると、Tgrは糖新生条件では多糖分解・解糖系遺伝子のBRE/TATA配列の下流に結合し、これらの転写を抑制し、解糖条件ではmaltotrioseのTgrへの結合によりTgrの抑制効果は解除される。一方、糖新生系遺伝子に関しては、糖新生条件でTgrがBRE/TATA配列の上流に結合し、これらの転写を促進し、解糖条件ではmaltotrioseのTgrへの結合によりTgrの促進効果が解除されるメカニズムが示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Atomic force microscopy dissects the hierarchy of genome architectures in eukaryote, prokaryote, and chloroplast. (2007)
  • 著者名/発表者名: R.L.Ohniwa, K.Morikawa, J.Kim, T.Kobori, K.Hizume, R.Matsumi, H.Atomi, T.Imanaka, T.Ohta, C.Wada, S.H.Yoshimura, K.Takeyasu
  • 雑誌名: Microsc. Microanal. 13 ページ: 3-12
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Archaeal Type III Rubiscos function in a pathway for AMP metabolism. (2007)
  • 著者名/発表者名: T.Sato, H.Atomi, T.Imanaka
  • 雑誌名: Science 315・5814 ページ: 1003-1006
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Disruption of a sugar transporter gene cluster in a hyperthermophilic archaeon using a host/marker system based on antibiotic resistance. (2007)
  • 著者名/発表者名: R.Matsumi, K.Manabe, T.Fukui, H.Atomi, T.Imanaka
  • 雑誌名: J. Bacteriol. 189・7 ページ: 2683-2691
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Atomic force microscopy dissects the hierarchy of genome architectures in eukaryote, prokaryote, and chloroplast. (2007)
  • 著者名/発表者名: Kim, T.Kobori, K.Hizume, R.Matsumi, H.Atomi, T.Imanaka, T.Ohta, C.Wada, S.H.Yoshimura, K.Takeyasu
  • 雑誌名: Microsc.Microanal. 13 ページ: 3-12
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Archaeal Type III Rubiscos function in a pathway for AMP metabolism. (2007)
  • 著者名/発表者名: T.Sato, H.Atomi, T.Imanaka
  • 雑誌名: Science 315(5814) ページ: 1003-1006
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Disruption of a sugar transporter gene cluster in a hyperthermophilic archaeon using a host/marker system based on antibiotic resistance. (2007)
  • 著者名/発表者名: R.Matsumi, K.Manabe, T.Fukui, H.Atomi, T.Imanaka
  • 雑誌名: J.Bacteriol. 189(7) ページ: 2683-2691
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Atomic force microscopy dissects the hierarchy of genome architectures in eukaryote, prokaryote, and chloroplast (2007)
  • 著者名/発表者名: R.L.Ohniwa, K.Morikawa, J.Kim, T.Kobori, K.Hizume, R.Matsumi, H.Atomi, T.Imanaka, T.Ohta, C.Wada, S.H.Yoshimura, K.Takeyasu
  • 雑誌名: Microsc. Microanal. 13 ページ: 3-12
• [雑誌論文] Archaeal Type III Rubiscos function in a pathway for AMP metabolism (2007)
  • 著者名/発表者名: T.Sato, H.Atomi, T.Imanaka
  • 雑誌名: Science 315・5814 ページ: 1003-1006
• [雑誌論文] Disruption of a sugar transporter gene cluster in a hyperthermophilic archaeon using a host/marker system based on antibiotic resistance (2007)
  • 著者名/発表者名: R.Matsumi, K.Manabe, T.Fukui, H.Atomi, T.Imanaka
  • 雑誌名: J. Bacteriol. 189・7 ページ: 2683-2691
• [雑誌論文] The ribulose monophosphate pathway substitutes for the missing pentose phosphate pathway in the archaeon Thermococcus kodakaraensis. (2006)
  • 著者名/発表者名: I.Orita, T.Sato, H.Yurimoto, N.Kato, H.Atomi, T.Imanaka, Y.Sakai
  • 雑誌名: J. Bacteriol. 188・13 ページ: 4698-4706
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Phosphoenolpyruvate synthase plays an essential role for glycolysis in the modified Embden-Meyerhof pathway in Thermococcus kodakarensis. (2006)
  • 著者名/発表者名: H.Imanaka, A.Yamatsu, T.Fukui, H.Atomi, T.Imanaka
  • 雑誌名: Mol. Microbiol. 61・4 ページ: 898-909
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 超好熱菌における特異的遺伝子破壊技術を利用した新規酵素・代謝系の解明 (2006)
  • 著者名/発表者名: 跡見晴幸, 今中忠行
  • 雑誌名: 化学工業 57 ページ: 44-50
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Identification of the amino acid residues essential for proteolytic activity in an archaeal signal peptide peptidase. (2006)
  • 著者名/発表者名: R.Matsumi, H.Atomi, T.Imanaka
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 281・15 ページ: 10533-10539
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] The ribulose monophosphate pathway substitutes for the missing pentose phosphate pathway in the archaeon Thermococcus kodakaraensis. (2006)
  • 著者名/発表者名: I.Orita, T.Sato, H.Yurimoto, N.Kato, H.Atomi, T.Imanaka, Y.Sakai
  • 雑誌名: J.Bacteriol. 188(13) ページ: 4698-4706
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Phosphoenolpyruvate synthase plays an essential role for glycolysis in the modified Embden-Meyerhof pathway in Thermococcus kodakarensis. (2006)
  • 著者名/発表者名: H.Imanaka, A.Yamatsu, T.Fukui, H.Atomi, T.Imanaka
  • 雑誌名: Mol.Microbiol. 61(4) ページ: 898-909
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] 超好熱菌における特異的遺伝 子破壊技術を利用した新規酵素・代謝系の解明 (2006)
  • 著者名/発表者名: 跡見晴幸, 今中忠行
  • 雑誌名: Kagakukogyo 57 ページ: 44-50
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Identification of the amino acid residues essential for proteolytic activity in an archaeal signal peptide peptidase. (2006)
  • 著者名/発表者名: R.Matsumi, H.Atomi, T.Imanaka
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 281(15) ページ: 10533-10539
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] The ribulose monophosphate pathway substitutes for the missing pentose phosphate pathway in the archaeon Thermococcus kodakaraensis (2006)
  • 著者名/発表者名: I.Orita, T.Sato, H.Yurimoto, N.Kato, H.Atomi, T.Imanaka, Y.Sakai
  • 雑誌名: J. Bacteriol. 188・13 ページ: 4698-4706
• [雑誌論文] Phosphoenolpyruvate synthase plays an essential role for glycolysis in the modified Embden-Meyerhof pathway in Thermococcus kodakarensis (2006)
  • 著者名/発表者名: H.Imanaka, A.Yamatsu, T.Fukui, H.Atomi, T.Imanaka
  • 雑誌名: Mol. Microbiol. 61・4 ページ: 898-909
• [雑誌論文] Improved and versatile transformation system allowing multiple genetic manipulations of the hyperthermophilic archaeon Thermococcus kodakaraensis. (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Sato, T.Fukui, H.Atomi, T.Imanaka
  • 雑誌名: Appl. Environ. Microbiol. 71・7 ページ: 3889-3899
  • NAID: 130004598726
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Complete genome sequence of the hyperthermophilic archaeon Thermococcus kodakaraensis KOD1 and comparison with Pyrococcus genomes. (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Fukui, H.Atomi, T.Kanai, R.Matsumi, S.Fujiwara, T.Imanaka
  • 雑誌名: Genome Res. 15・3 ページ: 352-363
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Recent progress towards the application of hyperthermophiles and their enzymes. (2005)
  • 著者名/発表者名: H.Atomi
  • 雑誌名: Curr. Opin. Chem. Biol. 9・2 ページ: 166-173
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Biochemical properties of a putative signal peptide peptidase from the hyperthermophilic archaeon Thermococcus kodakaraensis KOD1. (2005)
  • 著者名/発表者名: R.Matsumi, H.Atomi, T.Imanaka
  • 雑誌名: J. Bacteriol. 187・20 ページ: 7072-7080
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Characterization of a novel glucosamine-6-phosphate deaminase from a hyperthermophilic archaeon. (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Tanaka, F.Takahashi, T.Fukui, S.Fujiwara, H.Atomi, T.Imanaka
  • 雑誌名: J. Bacteriol 187・20 ページ: 7038-7044
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Improved and versatile transformation system allowing multiple genetic manipulations of the hyperthermophilic archaeon Thermococcus kodakaraensis. (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Sato, T.Fukui, H.Atomi, T.Imanaka
  • 雑誌名: Appl.Environ.Microbiol. 71(7) ページ: 3889-3899
  • NAID: 130004598726
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Complete genome sequence of the hyperthermophilic archaeon Thermococcus kodakaraensis KOD1 and comparison with Pyrococcus genomes. (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Fukui, H.Atomi, T.Kanai, R.Matsumi, S.Fujiwara, T.Imanaka
  • 雑誌名: Genome Res. 15(3) ページ: 352-363
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Recent progress towards the application of hyperthermophiles and their enzymes. (2005)
  • 著者名/発表者名: H.Atomi
  • 雑誌名: Curr.Opin.Chem.Biol. 9(2) ページ: 166-173
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Biochemical properties of a putative signal peptide peptidase from the hyperthermophilic archaeon Thermococcus kodakaraensis KOD1. (2005)
  • 著者名/発表者名: R.Matsumi, H.Atomi, T.Imanaka
  • 雑誌名: J.Bacteriol. 187(20) ページ: 7072-7080
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Characterization of. a novel glucosamine-6-phosphate deaminase from a hyperthermophilic archaeon. (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Tanaka, F.Takahashi, T.Fukui, S.Fujiwara, H.Atomi, T.Imanaka
  • 雑誌名: J.Bacteriol. 187(20) ページ: 7038-7044
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Improved and versatile transformation system allowing multiple genetic manipulations of the hyperthermophilic archaeon Thermococcus kodakaraensis (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Sato T.Fukui, H.Atomi, T.Imanaka
  • 雑誌名: Appl.Environ.Microbiol. 71・7 ページ: 3889-3899
  • NAID: 130004598726
• [雑誌論文] Complete genome sequence of the hyperthermophilic archaeon Thermococcus kodakaraensis KOD1 and comparison with Pyrococcus Genomes (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Fukui, H.Atomi, T.Kanai, R.Matsumi, S.Fujiwara, T.Imanaka
  • 雑誌名: Genome Res. 15・3 ページ: 352-363
• [雑誌論文] Recent progress towards the application of hyperthermophiles and their enzymes. (2005)
  • 著者名/発表者名: H.Atomi
  • 雑誌名: Curr.Opin.Chem.Biol. 9・2 ページ: 166-173
• [雑誌論文] Biochemical properties of a putative signal peptide peptidase from the hyperthermophilic archaeon Thermococcus kodakaraensis KOD1 (2005)
  • 著者名/発表者名: R.Matsumi, H.Atomi, T.Imanaka
  • 雑誌名: J.Bacteriol. 187・20 ページ: 7072-7080
• [雑誌論文] Characterization of a novel glucosamine-6-phosphate deaminase from a hyperthermophilic archaeon (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Tanaka, F.Takahashi, T.Fukui, S.Fujiwara, H.Atomi, T.Imanaka
  • 雑誌名: J.Bacteriol 187・20 ページ: 7038-7044
• [雑誌論文] Identification of the amino acid residues essential for proteolytic activity in an archaeal signal peptide peptidase
  • 著者名/発表者名: R.Matsumi, H.Atomi, T.Imanaka
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. (出版予定)