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大腸菌の定常期移行期におけるσE発現誘導とプログラム細胞死の分子機構

研究課題

研究課題/領域番号 17580066
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 応用微生物学
研究機関山口大学

研究代表者

山田 守  山口大学, 大学院医学系研究科, 教授 (30174741)

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 *注記
3,800千円 (直接経費: 3,800千円)
2006年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2005年度: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
キーワードプログラム細胞死 / 大腸菌 / σE / σS / コロニー形成不能細胞 / 溶菌
研究概要

細菌の定常期の代謝は対数増殖期のものと比べて大きく異なり、大腸菌ではRNAポリメラーゼサブユニットのσSが中心となって定常期の遺伝子を発現する。その遷移点となる定常期への移行期において劇的な変動があり、大腸菌等では90%以上の細胞がコロニー形成不能となる。研究代表者らは、σEの発現が移行期に増大し、これによってコロニー形成不能細胞が溶菌へと誘導されることを明らかにした。このことからσE依存性プログラム細胞死(PCD)の存在が示唆されるが、その引き金や溶菌を起こすσEの下流にある遺伝子については不明である。本研究では本PCDについて、引き金となる環境ストレスなどの感知から細胞死までのカスケードの解明を目的とし、以下の成果を挙げた。
1.環境ストレスに対応するσSレギュロンの関与についてσS遺伝子破壊株を用いて検討し、コロニー形成不能細胞の増加を確認した。また、σSレギュロンの1つでカタラーゼ遺伝子katE破壊株についても同様な結果が得られたことから、少なくとも酸化ストレスが関与していることが示唆された。
2.σE遺伝子を一過的に発現させる系を用いて、DNAマイクロアレー解析を行った。多くの新規なσEレギュロンを見出すとともに、PCDが起こる時期に遺伝子発現の増大あるいは減少したものを見出した。その中で、PCDと直接関連する可能性があるものとして、4つのプロテアーゼを見出した。また、発現の減少した遺伝子の中に、多くの外膜ポリンタンパク質遺伝子が含まれていた。
3.トランスポゾン変異株約20,000株を作製し、PCDを抑制する5株を分離した。いずれの分離株もPCD抑制が弱いことが判明した。一方、変異誘発剤処理から得られたPCD抑制変異株は、溶菌が抑制されたことから、PCD抑制には1つあるいは複数の遺伝子の発現増加が必要と思われる。また、同変異株ではポリンタンパク質の発現が野生株並みに回復していた。
4.σE遺伝子発現誘導によって多くのポリンタンパク質の発現が大幅に減少することから、Mg2+の細胞内への取込みが抑制されると推測された。推測通りMg2+添加はPCDを顕著に抑制した。また、DNAマイクロアレー解析の結果、Mg2+によって多くの遺伝子の発現が増大した。
本研究結果から、酸化ストレス等の外部ストレスがコロニー形成不能細胞の形成を引き起こし、σE遺伝子の発現増加によって外膜ポリンタンパク質の減少、続いてMg2+減少が起こり、結果としてPCDが進むと予測された。今後、このモデルに従って、更に詳細な解析が必要と思われる。

報告書

(3件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2007 2006 2005

すべて 雑誌論文 (16件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Magnesium ions improve growth and ethanol production of Zymomonas mobilis under heat or ethanol stress.2007

    • 著者名/発表者名
      Pornta Thanonkeo et al.
    • 雑誌名

      Biotechnology 6

      ページ: 112-119

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Cloning and transcriptional analysis of groES and groEL in ethanol-producing bacterium Zymomonas mobilis TISTR 5482007

    • 著者名/発表者名
      Pornta Thanonkeo et al.
    • 雑誌名

      Journal of Biological Science 10

      ページ: 13-22

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Magnesium ions improve growth and ethanol production of Zymomonas mobilis under heat or ethanol stress2007

    • 著者名/発表者名
      Pornta Thanonkeo et al.
    • 雑誌名

      Biotechnology 6

      ページ: 112-119

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Magnesium ions improve growth and ethanol production of Zymomonas mobilis under heat or ethanol stress.2007

    • 著者名/発表者名
      Pornta Thanonkeo
    • 雑誌名

      Biotechnology 6

      ページ: 112-119

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] PCloning and transcriptional analysis of groES and groEL in ethanol-producing bacterium Zymomonas mobilis TISTR 5482007

    • 著者名/発表者名
      Pornta Thanonkeo
    • 雑誌名

      Journal Biological Science 10

      ページ: 13-22

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Nucleotids dynamic in Escherichia coli : A growth phase dependent process.2006

    • 著者名/発表者名
      Ali A.Talukder et al.
    • 雑誌名

      Journal of Microbiology 23

      ページ: 81-88

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Nucleotids dynamic in Escherichia coli : A growth phase dependent process2006

    • 著者名/発表者名
      Ali A.Talukder et al.
    • 雑誌名

      Journal of Microbiology 23

      ページ: 81-88

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Nucleotids dynamic in Escherichia coli : A growth phase dependent process.2006

    • 著者名/発表者名
      Ali A.Talukder
    • 雑誌名

      Journal Microbiology 23:

      ページ: 81-88

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Cell lysis directed by σE in early stationary phase and effect of induction of the rpoE gene on global gene expression in Escherichia coli.2005

    • 著者名/発表者名
      Md.S.Kabir et al.
    • 雑誌名

      Microbiology 151

      ページ: 2721-2735

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Analysis of reading frame and expressional regulation of randomly selected promoter-proximal genes in Escherichia coli2005

    • 著者名/発表者名
      Ali A.Talukder et al.
    • 雑誌名

      Journal of General Applied Microbiology 51

      ページ: 93-103

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Characterization and spontaneous mutation of a novel gene, polE, involved in pellicle formation in Acetobacter tropicalis SKU11002005

    • 著者名/発表者名
      Arpaporn Deeraksa et al.
    • 雑誌名

      Microbiology 151

      ページ: 4111-4120

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Cell lysis directed by δE in early stationary phase and effect of induction of the rpoE gene on global gene expression in Escherichia coli.2005

    • 著者名/発表者名
      Md.S.Kabir et al.
    • 雑誌名

      Microbiology 151

      ページ: 2721-2735

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Analysis of reading frame and expressional regulation of randomly selected promoter-proximal genes in Escherichia coli2005

    • 著者名/発表者名
      Ali A.Talukder et al.
    • 雑誌名

      Journal of Genenal Appied Microbiology 51

      ページ: 93-103

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Cell lysis directed by σE in early stationary phase and effect of induction of the rpoE gene on global gene expression in Escherichia coli.2005

    • 著者名/発表者名
      Md.S.Kabir
    • 雑誌名

      Microbiology 151

      ページ: 2721-2735

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Analysis of reading frame and expressional regulation of randomly selected promoter-proximal genes in Escherichia coli.2005

    • 著者名/発表者名
      Ali A.Talukder
    • 雑誌名

      J.Gen.Appl.Microbiol., 51

      ページ: 93-103

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Characterization and spontaneous mutation of a novel gene, polE, involved in pellicle formation in Acetobacter tropicalis SKU11002005

    • 著者名/発表者名
      Arpapom Deeraksa
    • 雑誌名

      Microbiology 151

      ページ: 4111-4120

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [図書] σE-dependent programmed cell death in Escherichia coli. InSurvival and Death in Bacteria2005

    • 著者名/発表者名
      Md.S.Kabir, Mamoru Yamada
    • 総ページ数
      254
    • 出版者
      Research Signpost, India
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [図書] σE-dependent programmed cell death in Escherichia coli. In Survival and Death in Bacteria2005

    • 著者名/発表者名
      Md.S.Kabir
    • 総ページ数
      254
    • 出版者
      Research Signpost, India
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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