新規ポリサルファ応答性転写因子による低酸素誘導型光合成の制御

• 研究領域: 酸素を基軸とする生命の新たな統合的理解
• 研究課題/領域番号: 17H05524
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 増田 真二 東京工業大学, バイオ研究基盤支援総合センター, 准教授 (30373369)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018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); 2018年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2017年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: 硫化水素 / 活性イオウ分子種 / 紅色細菌 / 低酸素 / 光合成

研究実績の概要

本研究の目的は、申請者らが近年ミトコンドリアの祖先菌と同種の紅色細菌から同定した活性イオウ分子種応答性転写因子SqrRに着目し、硫化水素に依存して光合成遺伝子の発現が調節される仕組みを解析することで、紅色細菌・ミトコンドリアが行う硫化水素・活性イオウ分子種依存的なシグナル伝達の素過程を解明することである。

前年度までに、メガプライマー法を利用してFLAGエピトープタグを融合したSqrRを発現する紅色細菌Rhodobacter capsulatus株の作成に成功した。本年度は、この株を用いて、RhodobacterからのSqrRの精製を試み、高純度での精製に成功した。精製したFLAG-SqrRはヘムを結合していることがわかった。また、紅色細菌内での硫化水素代謝の詳細を、本研究領域の計画班である東北大学赤池研究室と共同で解析系の構築を行った。具体的には、野生型および硫化水素酸化酵素SQRの変異体に硫化水素を投与し、時間を追って細胞内のイオウ代謝物の変動を解析することを試みた。さらに、前年度に引き続き、蛍光タンパク質をSqrRと融合させることで、リアルタイムイメージングを見据えた硫化水素インジケータータンパク質の開発を進めた。GFPのループ領域にSqrRを導入したものや、CFPとYFPをSqrRで繋いだものなどのコンストラクトを作成し、そのタンパク質の生化学的解析を進めた。その結果、活性イオウ分子種に依存して蛍光収率が上昇する組換えタンパク質の候補を同定することができた。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Nitrite-reducing ability is related to growth inhibition by nitrite in Rhodobacter sphaeroides f. sp. denitrificans (2018)
  • 著者名/発表者名: Shimizu, T., Horiguchi, K., Hatanaka, Y., Masud,a S., Shimada, K., Matsuura, K. and Haruta, S.
  • 雑誌名: Biosci Biotechnol Biochem. 巻: 82 号: 1 ページ: 148-151
  • DOI: 10.1080/09168451.2017.1412247
  • 査読あり
• [雑誌論文] 硫化水素依存的に光合成を行う細菌から発見された新規パースルフィド応答性転写因子SqrRを介した遺伝子発現の分子機構 (2018)
  • 著者名/発表者名: 清水隆之、増田真二
  • 雑誌名: 硫酸と工業 巻: in press
  • NAID: 40021640049
• [雑誌論文] システインのポリスルフィド化による硫化水素・活性硫黄分子種の細胞内認識 (2018)
  • 著者名/発表者名: 清水隆之、増田真二
  • 雑誌名: 生物物理 巻: 58 ページ: 163-164
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of redox-active cysteine residues of persulfide-responsive transcriptional repressor SqrR. (2017)
  • 著者名/発表者名: Shimizu, T., and Masuda, S.
  • 雑誌名: Commun. Integr. Biol. 巻: 10 号: 4 ページ: e1329786-e1329786
  • DOI: 10.1080/19420889.2017.1329786
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Light-induced chromophore and protein responses and mechanical signal transduction of BLUF proteins (2017)
  • 著者名/発表者名: Tomotsumi Fujisawa, Shinji Masuda
  • 雑誌名: Biophysical Reviews 巻: 10 号: 2 ページ: 327-337
  • DOI: 10.1007/s12551-017-0355-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Molecular analysis of persulfide metabolism involved in hydrogen sulfide dependent signaling (2019)
  • 著者名/発表者名: Shimizu, T., Masuda, T. and Masuda, S.
  • 学会等名: 第６０回日本植物生理学会
• [学会発表] Persulfide-responsive transcriptional repressor SqrR regulates sulfide-dependent photosynthesis (2018)
  • 著者名/発表者名: Shimizu, T., Shen, J, Fang, M., Zhang, Y., Hori, K., Trinidad, J.C., Bauer, C.E., Giedroc, D.P. and Masuda, S.
  • 学会等名: 18th International Symposium of Phototrophic Prokaryotes
  • 国際学会
• [学会発表] Mechanism for H2S and reactive-sulfur-species recognition in cells (2018)
  • 著者名/発表者名: 増田真二
  • 学会等名: 第59回日本植物生理学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] SqrR, a master regulator of sulfide-dependent photosynthesis, acts as a heme-sensing transcriptional factor (2018)
  • 著者名/発表者名: Shimizu, T., Masuda, T. and Masuda, S.
  • 学会等名: 第59回日本植物生理学会年会
• [学会発表] H2S-dependent Transcriptional Control Through Polysulfidation of Cystine Residues: the Role of Reactive-sulfur Species for Signal Sensing (2018)
  • 著者名/発表者名: Shinji Masuda
  • 学会等名: 化学生命科学研究所国際フォーラム2018『Redox regulation of protein functions, transcription, translation and folding』
  • 招待講演