超好熱始原菌における分泌関連因子の遺伝子破壊と形質評価

• 研究課題/領域番号: 18608002
• 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: 極限環境生物学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 松見 理恵 京都大学, 工学研究科, 研究員 (90397597)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2007
• 研究課題ステータス: 完了 (2007年度)
• 配分額: 4,240千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 540千円); 2007年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2006年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
• キーワード: 分泌 / 遺伝子破壊 / 遺伝学 / シグナルペプチド / シグナルペプチドペプチダーゼ / トランスポーター / 始原菌 / 超好熱菌 / 超好熱始原菌 / 膜透過 / 分泌タンパク質 / 抗生物質耐性 / simvastatin / sugar transporter / amylopullulanase

研究概要

大腸菌シグナルペプチドペプチダーゼ(SPP)のC末端領域と27%の相同性を示す遺伝子(TK1164)がT. kodakaraensisゲノム上から同定された。その翻訳産物(SppA)はペプチダーゼ活性を示し、酸性アミノ酸を認識せず、P-1には側鎖の短いアミノ酸、P-3には疎水性・芳香族アミノ酸を認識することが分かった。これらの結果からSppAはシグナルペプチド中央部の疎水領域の切断に寄与すると考えられた。様々な変異型酵素を解析した結果、SppAはSer162及びLys214からなるSer/Lys catalytic dyadを利用していることが判明した。S128A、Y165A酵素は活性の増大や基質特異性の拡大が観察された。これらの残基はSPPが細胞内でシグナルペプチド以外のタンパク質を切断しないようにあえて活性を抑え、特異性を限定しているのではないかと考えられた。さらにSppAと類似した構造を示すTK0130が同定された。その翻訳産物(SppB)はSppAと18%の相同性を示し、実際に膜結合型タンパク質で性あることが分かった。SppBも酸性アミノ酸残基を含むペプチドを切断しなかったが、P-1/P-3は疎水性アミノ酸を、P-2は塩基性アミノ酸を強く認識した。これらの結果から、SppBはシグナルペプチドのN末端領域を認識し得ることが明らかとなり、SppAとSppBが協同してシグナルペプチドの分解に関与することが示唆された。SppBはSer/His/Aspからなるcatalytic triadを活性中心にもつことがわかった。また様々な遺伝学的解析を行ったところ、T. kodakaraensis内でマルトオリゴ糖の輸送に関与する唯一のtransporterも同定でき、薬剤耐性に基づいた超好熱菌遺伝子破壊系も構築できた。

研究成果

• [雑誌論文] Crystal structures of [NiFe]hydrogenase maturation proteins HypC, HypD, and HypE: insights into cyanation reaction by thiol redox signaling (2007)
  • 著者名/発表者名: Watanabe S, Matsumi R, Arai T, Atomi H, Imanaka T, Miki K.
  • 雑誌名: Molecular Cell 27 ページ: 29-40
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Disruption of a sugar transporter gene cluster in ahyperthermophilic archaeon using a host/marker system based on antibiotic resistance (2007)
  • 著者名/発表者名: Matsumi R, Manabe K, Fukui T, Atomi H, and Imanaka T
  • 雑誌名: Journal of Bacteriology 189 ページ: 2683-2691
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization and preliminary X-ray crystallographic studies of the[NiFe]hydrogenase maturation proteins HypC and HypD (2007)
  • 著者名/発表者名: Watanabe S, Matsumi R, Atomi H, Imanaka T, Miki K.
  • 雑誌名: Acta Crystallogrhaph. Sect. F. 63 ページ: 538-541
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structures of [NiFe] hydrogenase maturation proteins HypC, HypD, and HypE : insights into cyanation reaction by thiol redox signaling (2007)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, S., Matsumi, R., Arai, T., Atomi, H., Imanaka, T., Miki, K
  • 雑誌名: Molecular Cell 27(1) ページ: 29-40
  • 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: Matsumi, R., Manabe, K., Fukui, T., Atomi, H., Imanaka, T
  • 雑誌名: Journal of Bacteriology 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] Crystallization and preliminary X-ray crystallographic studies of the [NiFe] hydrogenase maturation proteins HypC and HypD (2007)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, S., Matsumi, R., Atomi, H., Imanaka, T., Mild, K
  • 雑誌名: Acta Crystallogr. Sect. F Struct. Biol. Cryst. Commun 63(6) ページ: 538-541
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Crystal structures of[NiFe]hydrogenase maturation proteins HypC, HypD, and HypE: insights into cyanation reaction by thiol redox signaling (2007)
  • 著者名/発表者名: Watanabe S, Matsumi R, Arai T, Atomi H, Imanaka T, Miki K.
  • 雑誌名: Molecular Cell 27 ページ: 29-40
  • 査読あり
• [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: Matsumi R, Manabe K, Fukui T, Atomi H, and Imanaka T
  • 雑誌名: Journal of Bacteriology 189 ページ: 2683-2691
  • 査読あり
• [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: Journal of Bacteriology 189(7) ページ: 2683-2691
• [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: Microscopy and Microanalysis 13(1) ページ: 3-12
• [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: The Journal of biological Chemistry 281(15) ページ: 10533-10539
• [雑誌論文] Isolation and characterization of a novel poly(vinyl alcohol)-degrading bacterium, Sphingopyxis sp. PVA3 (2006)
  • 著者名/発表者名: A.Yamatsu, R.Matsumi, H.Atomi, T.Imanaka
  • 雑誌名: Applied Microbiology and Biotechnology 72(4) ページ: 804-811
• [学会発表] Biochemical examination of a novel membrane-bound peptidase from the hyperthermophilic archaeon, Thermococcus kodakaraensis KOD1 (2007)
  • 著者名/発表者名: 松見理恵
  • 学会等名: Thermophiles2007
  • 発表場所: Bergen, Norway
  • 年月日: 2007-09-26
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より