バクテリア光受容体の多様性とその機能解明

• 研究課題/領域番号: 25450113
• 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: 日本大学
• 研究代表者: 高野 英晃 日本大学, 生物資源科学部, 講師 (50385994)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2013年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: 光センサー / LitR / カロテノイド / 非光合成細菌 / 放線菌 / 一般細菌 / 光覚醒 / 微生物の潜在能力 / 休眠遺伝子 / 光受容体 / ビタミンB12

研究成果の概要

LitRは光合成能をもたない細菌群の多くが有している光センサーである。ビタミンB12をアンテナ分子として利用するClass I LitRタンパク質の光感知ドメインの立体構造を決定することに成功した。また、Class II LitRは青色光受容体LOVタンパク質を光センサーとして利用することが判明した。さらに、LitRとは別のファミリーに属するTetR型およびMarR型レギュレーターが光応答性転写調節タンパク質として機能することを遺伝学的に証明した。本研究の進展により、非光合成細菌が有する新たな光感知メカニズムの分子機構およびその多様性の一端が明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] Nitrogen oxide cycle regulates nitric oxide levels and bacterial cell signaling. (2016)
  • 著者名/発表者名: Sasaki Y, Oguchi H, Kobayashi T, Kusama S, Sugiura R, Moriya K, Hirata T, Yukioka Y, Takaya N, Yajima S, Ito S, Okada K, Ohsawa K, Ikeda H, Takano H, Ueda K, Shoun H
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: In press 号: 1 ページ: 2208-2208
  • DOI: 10.1038/srep22038
  • NAID: 120007129627
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The regulatory mechanism underlying light-inducible production of carotenoids in nonphototrophic bacteria (2016)
  • 著者名/発表者名: Hideaki Takano
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 巻: In press 号: 7 ページ: 1264-1273
  • DOI: 10.1080/09168451.2016.1156478
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Streptomyces metabolites in divergent microbial interactions. (2016)
  • 著者名/発表者名: Takano H, Nishiyama T, Amano S, Beppu T, Kobayashi M, Ueda K
  • 雑誌名: J Ind Microbiol Biotechnol 巻: 43 号: 2-3 ページ: 143-148
  • DOI: 10.1007/s10295-015-1680-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Role and Function of LitR, an Adenosyl B12-Bound Light-Sensitive Regulator of Bacillus megaterium QM B1551, in Regulation of Carotenoid Production (2015)
  • 著者名/発表者名: Hideaki Takano, Kou Mise, Kenta Hagiwara, Naoya Hirata, Shoko Watanabe, Minami Toriyabe, Hatsumi Shiratori-Takano, Kenji Ueda
  • 雑誌名: Journal of Bacteriology 巻: 197 号: 14 ページ: 2301-2315
  • DOI: 10.1128/jb.02528-14
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Fundamental role of cobalamin biosynthesis in the developmental growth of Streptomyces coelicolor A3 (2) (2015)
  • 著者名/発表者名: H Takano, K Hagiwara, K Ueda
  • 雑誌名: Appl Microbiol Biotechnol 巻: 99 号: 5 ページ: 2329-2337
  • DOI: 10.1007/s00253-014-6325-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] The role and function of LitR, an AdoB12-bound light-sensitive regulator of Bacillus megaterium QM B1551, in the regulation of carotenoid production (2015)
  • 著者名/発表者名: Hideaki Takano, Kou Mise, Kenta Hagiwara, Naoya Hirata, Shoko Watanabe, Minami Toriyabe, Hatsumi Shiratori-Takano, and Kenji Ueda
  • 雑誌名: Journal of Bacteriology 巻: 印刷中
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] LdrP, a cAMP receptor protein/FNR family transcriptional regulator, serves as a positive regulator for the light-inducible gene cluster in the megaplasmid of Thermus thermophilus (2014)
  • 著者名/発表者名: Hideaki Takano, Yoshihiro Agari, Kenta Hagiwara, Ren Watanabe, Ryuta Yamazaki, Teruhiko Beppu, Akeo Shinkai, Kenji Ueda
  • 雑誌名: Microbiology 巻: 160 号: 12 ページ: 2650-2660
  • DOI: 10.1099/mic.0.082263-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of the tryptophanase expression in Symbiobacterium thermophilum in a coculture with Geobacillus stearothermophilus (2014)
  • 著者名/発表者名: Watsuji TO, Takano H, Yamabe T, Tamazawa S, Ikemura H, Ohishi T, Matsuda T,Shiratori-Takano H, Beppu T, Ueda K.
  • 雑誌名: Applied Microbiology and Biotechnology 巻: 98 号: 24 ページ: 10177-10186
  • DOI: 10.1007/s00253-014-6053-4
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Pseudomonas属細菌の細胞離散に関与する因子の同定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 土田 大暁、鈴木 誉士、上田 賢志、高野 英晃
  • 学会等名: 日本農芸化学会2016年度大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道札幌）
  • 年月日: 2016-03-29
• [学会発表] Class III LitRを有するBurkholderia属細菌の光応答制御メカニズムの解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 角 悟、上田 賢志、高野 英晃
  • 学会等名: 第10回日本ゲノム微生物学会年会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京都目黒区）
  • 年月日: 2016-03-04
• [学会発表] 一般細菌が示す多様な環境応答の分子メカニズムに関する研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高野英晃
  • 学会等名: 2015年度第二回日本農芸化学会関東支部例会
  • 発表場所: 東京大学農学部弥生講堂（東京都文京区）
  • 年月日: 2015-12-12
  • 招待講演
• [学会発表] 光センサー型転写調節蛋白質LitRの機能に関与するアミノ酸残基の同定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 見世 光、丸山 貴史、萩原 健太、上田 賢志、高野 英晃
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] 微生物機能を誘発する環境因子群とその作用機構に関する研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高野 英晃
  • 学会等名: 平成27年度(第14回)日本農学進歩賞受賞講演会
  • 発表場所: 東京大学農学部弥生講堂（東京都文京区）
  • 年月日: 2015-11-27
  • 招待講演
• [学会発表] Pseudomonas属細菌における青色光感知メカニズムの解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小林暢、上田賢志、高野英晃
  • 学会等名: 第14回微生物研究会
  • 発表場所: 明治大学生田キャンパス（神奈川県川崎市）
  • 年月日: 2015-10-31
• [学会発表] LitR, a MarR-family transcriptional regulator of Bacillus megaterium: its role and function in the light-inducible carotenoid production. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hideaki Takano, Kou Mise, Kenta Hagiwara, Naoya Hirata, and Kenji Ueda
  • 学会等名: ASM2015(115th General Meeting of the American Society for Microbiology)
  • 発表場所: New Orleans Ernest N. Morial Convention Center（米国）
  • 年月日: 2015-06-01
• [学会発表] 光センサー型転写調節蛋白質LitRの機能に関与するアミノ酸残基の同定とその立体構造の決定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 見世 光、丸山貴史、萩原健太、上田賢志、高野英晃
  • 学会等名: 2015年度日本農芸化学会大会
  • 発表場所: 岡山大学（岡山）
  • 年月日: 2015-03-27
• [学会発表] Burkholderia multivoransにおける光誘導的な遺伝子発現に関わるECF型シグマ因子の役割 Role of an ECF sigma factor involvedd in light-induced gene expression in Burkholderia multivorans (2015)
  • 著者名/発表者名: 角 悟、上田賢志、高野英晃
  • 学会等名: 2015年度日本農芸化学会大会
  • 発表場所: 岡山大学（岡山）
  • 年月日: 2015-03-27
• [学会発表] 一般細菌が示す多様な環境応答の分子メカニズムに関する研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高野英晃
  • 学会等名: 2015年度日本農芸化学会大会（受賞講演）
  • 発表場所: 岡山大学（岡山）
  • 年月日: 2015-03-26
  • 招待講演
• [学会発表] アミノ酸生産菌から見出したMarR 型光応答性転写調節蛋白質 (2015)
  • 著者名/発表者名: 松木哲郎、伊藤優佑、渡邉恵利花、上田賢志、高野英晃
  • 学会等名: 第9回日本ゲノム微生物学会年会
  • 発表場所: 神戸大学（兵庫）
  • 年月日: 2015-03-07
• [学会発表] LimR, a MarR-family transcriptional regulator of Corynebacterium glutamicum: its role and function in the light-inducible carotenoid production (2014)
  • 著者名/発表者名: Hideaki Takano, Tetsurou Matsuki, Kou Mise, Takuya Kawamura, Yusuke Ito, Erika Watanabe, Shoko Watanabe, Teruhiko Beppu, and Kenji Ueda
  • 学会等名: XVII. International symposium on the Biology of Actinomycetes
  • 発表場所: Pine Bay Holiday Resort Kusadasi, Aydin, TURKEY
  • 年月日: 2014-10-09
• [学会発表] Pseudomonas属細菌の細胞離散に関与する制御因子の同定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 土田大暁、上田賢志、高野英晃
  • 学会等名: 微生物研究会
  • 発表場所: 東京農業大学（東京）
  • 年月日: 2014-07-26
• [学会発表] Bacillus megaterium QM B1551株の光誘導性カロテノイド生産機構の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 見世光、萩原健太、平田 直哉、上田 賢志、高野 英晃
  • 学会等名: 日本農芸化学会 2014年度大会
  • 発表場所: 明治大学生田キャンパス
• [学会発表] グラム陰性細菌が有する新規な光応答転写調節タンパク質の探索とその解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 角悟、上田賢志、高野英晃
  • 学会等名: 日本農芸化学会 2014年度大会
  • 発表場所: 明治大学生田キャンパス
• [学会発表] Corynebacterium glutamicumから見出した新規な光応答性転写調節タンパク質の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松木哲郎、伊藤優佑、渡邉恵利花、上田賢志、高野英晃
  • 学会等名: 日本農芸化学会 2014年度大会
  • 発表場所: 明治大学生田キャンパス
• [学会発表] 新規な光センサー型転写調節蛋白質の生化学および構造学的研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高野英晃
  • 学会等名: 公益財団法人長瀬科学技術振興財団 平成２４年度研究成果発表会
  • 発表場所: 大阪科学技術センター
  • 招待講演
• [学会発表] グラム陰性細菌が有する新規な光センサーの探索とその解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 角悟、高野英晃、上田賢志
  • 学会等名: 第12回 微生物研究会
  • 発表場所: 東京電機大学 東京千住キャンパス
• [学会発表] ビタミンB12型光センサーLitRの機能と役割に関する研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 見世光、高野英晃、上田賢志
  • 学会等名: 第12回 微生物研究会
  • 発表場所: 東京電機大学 東京千住キャンパス
• [学会発表] 一般細菌の光応答転写制御の普遍性と多様性に関する研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高野英晃
  • 学会等名: 2013年度国立遺伝学研究所研究会｢細菌細胞の増殖と代謝研究会（スイッチング制御）｣
  • 発表場所: 国立遺伝学研究所
• [学会発表] LitR/CarH family, a light-sensitive AdoB12-photoreceptor widely distributed in non-photosynthetic bacteria (2013)
  • 著者名/発表者名: 高野英晃
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートピアホテル南館 大輪田
• [備考] 日本大学生物資源科学部応用生物科学科生命工学研究室
  • URL: http://hp.brs.nihon-u.ac.jp/~ueda/lab/
• [備考] 日本大学教員プロフィール
  • URL: http://kenkyu-web.cin.nihon-u.ac.jp/Profiles/65/0006452/profile.html
• [備考] 日本大学生物資源科学部・生命工学研究室
  • URL: http://hp.brs.nihon-u.ac.jp/~ueda/lab/
• [備考] 日本大学教員情報
  • URL: http://kenkyu-web.cin.nihon-u.ac.jp/Profiles/65/0006452/profile.html
• [備考] 研究室ホームページ
  • URL: http://hp.brs.nihon-u.ac.jp/~ueda/lab/
• [備考] 河合塾 進学情報サイト ゴートゥースクール・ドット・コム
  • URL: http://www.52school.com/basic_information_2267/seminar_laboratory_ss_06/