細胞膜の動態計測から探る深海性好圧性細菌の圧力適応機構の解明

• 研究課題/領域番号: 24580122
• 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: 青山学院大学
• 研究代表者: 阿部 文快 青山学院大学, 理工学部, 教授 (30360746)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2014年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2013年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2012年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 深海好圧性細菌 / 細胞膜 / 膜物性 / 時間分解蛍光偏光解消法 / 高圧適応 / 深海性好圧性細菌 / 細胞膜物性 / TMA-DPH / 至適増殖圧力 / 圧力適応 / 深海微生物 / 細胞膜ダイナミクス

研究成果の概要

深海の好圧性細菌は高水圧への適応を果たしている。細胞膜は物質透過とエネルギー生産に重要だが、一般に高圧や低温によって機能阻害される。本研究では細胞膜の物性の観点から、好圧性細菌における高圧適応機構を解析した。様々な深度から単離されたShewanella属、Moritella属およびPhotobacterim属の細菌を培養後、蛍光偏光試薬TMA-DPHを用いた時間分解蛍光偏光解消法を行って、膜の秩序因子とアシル鎖の回転拡散係数Dを測定した。その結果、より高い圧力に適応した種ほど膜が剛直であることがわかった。このことは、好圧性細菌の細胞膜は柔軟であるという従来のイメージとは大きく異なるものである。

研究成果

• [雑誌論文] Effects of high hydrostatic pressure on microbial cell membranes: Structural and functional perspectives (2015)
  • 著者名/発表者名: Abe, F.
  • 雑誌名: High Pressure Bioscience -Basic Concepts, Applications and Frontiers, Springer Subcellular Biochemistry (SBM) 巻: なし
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Stress responses of the yeast Saccharomyces cerevisiae under high hydrostatic pressure (2015)
  • 著者名/発表者名: Abe, F.
  • 雑誌名: Stress Biology of Yeasts and Fungi: Application for Industrial Brewing and Fermentation, Springer 巻: なし ページ: 77-92
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Functional implications and ubiquitin-dependent degradation of the peptide transporter Ptr2 in Saccharomyces cerevisiae (2014)
  • 著者名/発表者名: Kawai, K., Moriya, A., Uemura, S. and Abe, F.
  • 雑誌名: Eukaryotic Cell 巻: 13 号: 11 ページ: 1380-1392
  • DOI: 10.1128/ec.00094-14
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Functional mapping and implications of substrate specificity of the yeast high-affinity leucine permease Bap2 (2014)
  • 著者名/発表者名: 上村 聡志，井ノ口 仁一 他
  • 雑誌名: Biochimica et Biophysica Acta 巻: 1838 号: 7 ページ: 1719-1729
  • DOI: 10.1016/j.bbamem.2014.03.018
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structural and functional implications of the yeast high-affinity tryptophan permease Tat2 (2013)
  • 著者名/発表者名: Kanda, N. and Abe, F.
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 52 号: 25 ページ: 4296-4307
  • DOI: 10.1021/bi4004638
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pressure-induced endocytic degradation of the yeast low-affinity tryptophan permease Tat1 is mediated by Rsp5 ubiquitin ligase and functionally redundant PPxY-motif proteins (2013)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, A., Mochizuki, T., Uemura, S., Hiraki, T. and Abe, F.
  • 雑誌名: Eukaryotic Cell 巻: 12 号: 7 ページ: 990-997
  • DOI: 10.1128/ec.00049-13
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of high hydrostatic pressure on the dynamic structure of living Escherichia coli membrane: a study using high-pressure time-resolved fluorescence anisotropy measurement (2013)
  • 著者名/発表者名: Abe, F. and Usui, K.
  • 雑誌名: High Pressure Research 巻: 33 号: 2 ページ: 278-284
  • DOI: 10.1080/08957959.2013.769533
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of high hydrostatic pressure on the dynamic structure of living Escherichia coli membrane: a study using high-pressure time-resolved fluorescence anisotropy measurement (2013)
  • 著者名/発表者名: Abe, F. and Usui, K
  • 雑誌名: High Pressure Research 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamic structural changes in microbial membranes in response to high hydrostatic pressure analyzed using time-resolved fluorescence anisotropy measurement (2013)
  • 著者名/発表者名: Abe, F.
  • 雑誌名: Biophys. Chem. 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] 好圧性細菌における膜物性の直接計測 ー高圧蛍光偏光解消法からのアプローチー (2012)
  • 著者名/発表者名: 阿部文快
  • 雑誌名: J. Jpn. Soc. Extremophiles 巻: 11 ページ: 83-89
  • NAID: 40019593236
  • 査読あり
• [学会発表] ユビキチン化による出芽酵母のアミノ酸・ペプチド輸送体の品質管理 (2015)
  • 著者名/発表者名: 阿部文快
  • 学会等名: 日本農芸化学会2015年大会シンポジウム
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2015-03-29
  • 招待講演
• [学会発表] 出芽酵母のロイシン輸送体Bap2における基質認識 (2014)
  • 著者名/発表者名: 宇佐美佑紀、上村聡志、望月貴博、阿部文快
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2014-09-01
• [学会発表] Effects of growth-permissive pressures on the physiology of yeast (2014)
  • 著者名/発表者名: Abe, F.
  • 学会等名: 8th International Conference on High Pressure Bioscience and Biotechnology 2014 (HPBB2014)
  • 発表場所: フランス、ナント
  • 年月日: 2014-07-17
  • 招待講演
• [学会発表] Effects of growth-permissive pressures on the physiology of yeast (2014)
  • 著者名/発表者名: Fumiyoshi Abe
  • 学会等名: 8th International Conference on High Pressure Bioscience and Biotechnology 2014
  • 発表場所: Nantes, France
  • 招待講演
• [学会発表] 出芽酵母のロイシン輸送体Bap2における機能部位の同定
  • 著者名/発表者名: 宇佐美佑紀、望月貴博、上村聡志、阿部文快
  • 学会等名: 日本農芸化学会2014年度大会
  • 発表場所: 明治大学
• [学会発表] 高温・高圧ストレス下における酵母トリプトファン輸送体Tat1の安定性に関する解析
  • 著者名/発表者名: 望月貴博、持田和範、上村聡志、阿部文快
  • 学会等名: 日本農芸化学会2014年度大会
  • 発表場所: 明治大学
• [学会発表] 出芽酵母のペプチド輸送体Ptr2の発現と機能解析
  • 著者名/発表者名: 河合建、上村聡志、阿部文快
  • 学会等名: 日本農芸化学会2014年度大会
  • 発表場所: 明治大学
• [学会発表] トリプトファン輸送体Tat2における基質認識とプロトン共輸送モデル
  • 著者名/発表者名: 阿部文快、完田奈緒子
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム
  • 発表場所: 東北学院大学
• [図書] 高圧力下における微生物細胞膜の動的構造 (2013)
  • 著者名/発表者名: 阿部文快
  • 出版者: 高圧力の科学と技術
• [図書] 出芽酵母における非致死的圧力への応答と適応 ～ゲノムからのアプローチ (2013)
  • 著者名/発表者名: 阿部文快
  • 出版者: エヌ・ティー・エス出版