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枯草菌炭素代謝制御ネットワークの物質産生系への有効活用

研究課題

研究課題/領域番号 20018027
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関福山大学

研究代表者

藤田 泰太郎  福山大学, 生命工学部, 教授 (40115506)

研究分担者 広岡 和丈  福山大学, 生命工学部, 講師 (20389068)
研究期間 (年度) 2008 – 2009
研究課題ステータス 完了 (2009年度)
配分額 *注記
8,000千円 (直接経費: 8,000千円)
2009年度: 4,000千円 (直接経費: 4,000千円)
2008年度: 4,000千円 (直接経費: 4,000千円)
キーワード枯草菌 / 代謝制御 / ゲノム / マイクロアレイ / 応用微生物 / メタボローム / 代謝制御因子 / ネットワーク
研究概要

枯草菌の緊縮転写制御には、窒素代謝制御因子であるCodYに依存性のものと非依存性のものと2種の制御系があることを明らかにしていた。後者は、アミノ酸飢餓等により活性化するRelAが合成するppGppによるIMP脱水素酵素の阻害により引き起こされるGTP濃度の低下とATP濃度の上昇が、直接RNAポリメラーゼの転写開始反応を転写開始点のプリン塩基種に依存して制御する。このヌクレオチド濃度に依存する制御系は、転写開始部位(+1、+2)にAがありGがなければ正に、GがありAがなければ負の制御されることを塩基置換実験により明らかにした。
この緊縮転写制御ネットワークを解明しようとDNAマイクロアレイ解析とメタボローム解析を遂行したところ、プリンヌクレオチド濃度に依存した緊縮制御が広範なRNAあるいは蛋白質遺伝子の発現制御に関わっていることが明らかになった。この緊縮制御では、リボソームRNAと蛋白質が極度に抑制され、アミノ酸合成系遺伝子が活性化される。これにともない炭素代謝では、グルコースの取り込み系とアセチルCo-A合成系が抑制され、菌体内に蓄積するピルビン酸を分岐鎖アミノ酸、アセトインやオキサロ酢酸への合成系を活性化することにより、その蓄積を解除していた。この転写制御の基層を形成すると思われる転写制御因子の絡まない緊縮制御が、枯草菌たぶんグラム陽性の低GC細菌全般の緊縮制御に大きな役割を演じていると推察できた。さらに、グルコース取り込み系オペロンであるptsGHIの転写開始点GをAに改変した株を作成した。この改変株では、緊縮制御下でもグルコースの取り込み能が低下しなく、さらに分岐鎖アミノ酸合成がカタボライト活性化を受け、分岐鎖アミノ酸合成が10倍以上高まっていた。

報告書

(2件)
  • 2009 実績報告書
  • 2008 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2010 2009 2008

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (8件)

  • [雑誌論文] Heavy involvement of stringent transcription control depending on the adenine or guanine species of the transcription initiation site in glucose and pyruvate metabolism in Bacillus subtilis2010

    • 著者名/発表者名
      Shigeo Tojo
    • 雑誌名

      Journal of Bacteriology Vol.192

      ページ: 1573-1585

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Identification and characterization of a novel multidrug resistance operon, mdtRP(yusOP), of Bacillus subtilis2009

    • 著者名/発表者名
      Ji-YunKim
    • 雑誌名

      Journal of Bacteriology Vol.191

      ページ: 3273-3281

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Regulation of the Bacillus subtilis divergent yetL and yetM genes by a transcriptional repressor, YetL, in response to flavonoids2009

    • 著者名/発表者名
      Kazutake Hirooka
    • 雑誌名

      Journal of Bacteriology Vol.191

      ページ: 3685-3697

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Trans-translation is involved in the CcpA-dependent tagging and degradation of TreP in Bacillus subtilis2009

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Ujiie
    • 雑誌名

      Journal of Biochemistry 145

      ページ: 59-66

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Novel gene regulation mediated by overproduction of secondary metabolite neotrebalosadiamine in Bacillus subtilis2009

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Inaoka
    • 雑誌名

      FEMS Microbiology Letters 291

      ページ: 151-156

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Carbon catabolite control of the metabolic network in Bacillus subtilis2009

    • 著者名/発表者名
      Yasutaro Fujita
    • 雑誌名

      Biosci. Biotechnol. Biochem 73

      ページ: 245-259

    • NAID

      10027536757

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] myo-Inositol catabolism in Bacillus subtilis2008

    • 著者名/発表者名
      Ken-ichi Yoshida
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry 288

      ページ: 10415-10424

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular mechanisms underlying the positive stringent response of the Bacillus subtilis ilv-leu operori, involved in the biosynthesis of branched-chain amino acids2008

    • 著者名/発表者名
      Shigeo Tojo
    • 雑誌名

      Journal of Bacteriology 190

      ページ: 6134-6147

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 枯草菌の緊縮制御における転写開始点の塩基種の影響2010

    • 著者名/発表者名
      東條繁郎
    • 学会等名
      日本農芸化学会2010年度大会
    • 発表場所
      東京大学駒場キャンパス(東京都目黒区)
    • 年月日
      2010-03-29
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 転写開始点の塩基種に依存した枯草菌の緊縮制御ネットワークの解明2010

    • 著者名/発表者名
      東條繁郎
    • 学会等名
      第4回日本ゲノム微生物学会年会
    • 発表場所
      九州大学医学部百年講堂(福岡市)
    • 年月日
      2010-03-07
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Strigent control of the carbon-metabolic network in Bacillus subtilis2009

    • 著者名/発表者名
      Yasutaro Fujita
    • 学会等名
      15th International Conference on Bacilli
    • 発表場所
      Catamaran Resort Hotel and Spa, San Diego, USA
    • 年月日
      2009-06-14
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 枯草菌の緊縮制御時に作動する制御因子が関与しない新規ネットワークの解明2009

    • 著者名/発表者名
      東條繁郎
    • 学会等名
      日本農芸化学会2009年度大会
    • 発表場所
      福岡国際会議場(福岡市)
    • 年月日
      2009-03-29
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 枯草菌由来YxaF転写制御因子におけるフラボノイド認識に重要なアミノ酸残基2009

    • 著者名/発表者名
      広岡和丈
    • 学会等名
      日本農芸化学会2009年度大会
    • 発表場所
      福岡国際会議場(福岡市)
    • 年月日
      2009-03-29
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 枯草菌の緊縮制御時に作動する新規炭素代謝ネットワークの解明2009

    • 著者名/発表者名
      藤田泰太郎
    • 学会等名
      第3回日本ゲノム微生物学会年会
    • 発表場所
      中央大学理工学部(後楽園キャンパス)(東京都文京区)
    • 年月日
      2009-03-06
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 枯草菌におけるフラボノイド応答性yetL-yetM遺伝子系の制御機構の解析2008

    • 著者名/発表者名
      檀上佑介
    • 学会等名
      日本農芸化学会中四国支部2008年度大会
    • 発表場所
      鳥取大学共通教育棟(鳥取市)
    • 年月日
      2008-09-13
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Global stringent control of carbon metabolism in Bacillus subtilis2008

    • 著者名/発表者名
      Yasutaro Fujita
    • 学会等名
      XII. International Congress of Bacteriology and Applied Microbiology
    • 発表場所
      Istanbul Convention and Exhibition Center, Istanbul. Turkey
    • 年月日
      2008-08-06
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書

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公開日: 2008-04-01   更新日: 2018-03-28  

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