細菌における環境ストレス応答と細胞内情報伝達ネットワーク

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04453132
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 水野 猛 名古屋大学, 農学部, 教授 (10174038)
• 研究分担者: 山田 寿美 名古屋大学, 農学部, 助手 (30089859)
• キーワード: 大腸菌 / 環境応答 / シグナル伝達 / 遺伝子発現制御 / 浸透圧センサー / 変異株 / タンパク質のリン酸化 / リポソーム

研究概要

本研究計画では、最近の環境への応答機構を包括的に理解するために、分子遺伝学的、分子生物学的解析基盤が確立されている大腸菌を対象として、浸透圧や高塩ストレスに応答した細胞内情報伝達機構と遺伝子発現制御機構の解析に焦点を絞り、その分子機構を明らかにすることを目的とした。特に本年度は、大腸菌の二つの浸透圧センサー、EnvZ及びKdpDによる浸透圧シグナルの受容と伝達の分子メカニズムを中心に解析し、以下の点を明らかにした。(1)、EnvZは膜局在性の浸透圧センサーと考えられるが、膜貫通領域の機能的重要性を明らかにするために、この領域にアミノ酸置換が生じた変異EnvZの取得を試みた。その結果、各種の変異EnvZを取得することができ、膜貫通領域がEnvZによる情報伝達にとって重要であることが明らかになった。(2)、上記変異EnvZの一種を用いて、その復帰変異株の取得を試みたところ、同じく膜貫通領域にもう一つのアミノ酸変異が導入されることにより野性型の性質を示すことが明かとなった。また、この復帰変異は分子間の相補によっても可能であることが示され、EnvZ浸透圧センサーは二量体で機能していることが示唆された。(3)、KdpDもEnvZと同様に膜局在性の浸透圧センサーと考えられるが、KdpDに関しては、膜から可溶化する方法を用いて精製し、生化学的解析を行なった。精製したKdpDは活性を示さなかったが、リピドを用いてリポソームを形成したところ活性のあるKdpDを再構成することができた。これを用いて浸透圧センサーKdpDの生化学的諸性質を明らかにすることができた。

研究成果

• [文献書誌] Nakashima,et al.: "Signal transduction between the two-components in volved in the regulation of the Kdp ABC operon in Escherichia coli:phosphorylation dependent fudctioning of the pocitive regnlator,KdpE." Mol.Microbiol.7. 109-116 (1993)
• [文献書誌] Sugiura,et al.,: "The activator-binding aequence in the Escherichia coli KdpABC promoter displays a sequence-directed DNA currature" Biosci.Biotech.Biochem.57. 356-357 (1993)
• [文献書誌] Nagaya,et al: "Hdecular cloning of a sensory-kinase gene that beleng to the two-component regal stay family from the cganobacterium,Synechococcus sp,PCC7942" Gene. 131. 119-124 (1993)
• [文献書誌] Aiba,et al.,: "Sensor and regalator proteins from the cyanobactaium,Synechococcus sp,PCC7942,that belong to the bacterial signal-transduction protein families" Mol.Microbiol.8. 81-91 (1993)
• [文献書誌] Nagasawa,et al.,: "Novel members of the two-components signal tiemsduction genes in Escherichia coli" J.Biochem.114. 350-357 (1993)
• [文献書誌] Nakashima,et al.,: "Functional reconstitution of the putatiue Escherichia coli osmosensor,KdpD,into liposome" J.Biochem.114. 615-621 (1993)
• [文献書誌] 水野猛: "医学微生物の新しい展開「腸内細菌の環境応答分子機構」(分担執筆)" 菜根出版, 587 (1993)
• [文献書誌] 饗場浩文,水野猛: "ラン藻(シアノバクテリア)の環境応答" 学会出版センター, 418 (1993)