液胞ATPase遺伝子発現調節機構に関する分子遺伝学的研究

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09680614
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 柿沼 喜己 千葉大学, 薬学部, 助教授 (80134394)
• キーワード: 液胞ATPase / ナトリウムイオン / pH / 遺伝子発現 / プロモーター

研究概要

(i)pHEex(大腸菌と枯草菌とのシャトルベクター)にntpプロモーター領域約600bpを導入し、さらにその下流にレポーターとしてChloramphenicol acetyltransferase(CAT)遺伝子を挿入した(pHE-CAT1)。CAT活性を指標に、NaCl及びLiCl濃度の作用を調べた結果、プロモーター活性はNa^+に対して選択的に促進を受け、Li^+には応答しないことがわかった。さらにプロモーター領域のパリンドローム構造付近がNa^+応答に重要であることもわかった。本酵素Na^+-ATPaseは共役イオンとしてのNa^+,Li^+に対する特異性には相違がないが、イオンセンサーの特異性はそれとは明確にと異なっていた。オペロン発現のNa^+選択性は、本ポンプが毒性イオンの排出解毒作用として機能するのではなく、エネルギー共役イオンとしてのNa^+濃度勾配の形成にあることを示唆している。
(ii)Na^+排出活性の完全欠損株を用いて培地pHおよび細胞内pHのプロモーター活性への効果を調べた。培地あるいは細胞内pHがアルカリ化する条件で顕著なプロモーター活性の上昇を観察した。本オペロンはNa^+だけではなくpHに対するセンサー感知系にも制御されていると考えられる。
(iii)通常本菌は約50mMLiClの添加により生育阻害がひき起こされるが、Na^+-ATPaseが誘導されている場合は同条件で生育可能であった。この結果に基づき生育阻害をひき起こすLiCl存在下生育可能なLi^+耐性株を多数単離した。この中に発現調節変異株が含まれている可能が極めて高い。調節遺伝子のクローニングへ向けて、変異株の性質の解析を行っている。

研究成果

• [文献書誌] Kawano,M.,Igarashi,K.and Kakinuma,Y.: "The Na^+ responsive ntp operon is indispensable for homeastasis of Na^+ and K^+ in Enterococcus hirae" Journal of Bacteriology. 180. 4942-4945 (1998)
• [文献書誌] Kawano,M.,Igarashi,K.,Solioz,M.,amd Kakinuma,Y.: "Nop A Na^+/H^+ antiporter as a sodium extrusion system supplementary to the vocaolor Na^± A TPase in Euterococcus hiral" Bioscience,Biotechnology and Biochemistry. 62. 2371-2374 (1998)
• [文献書誌] Kakinuma,Y.: "Inorgonic cotion transport and energy transduction in Enterococcushime and other strepto cocci" Morobiology and Molecular Biology Reviews. 62. 1021-1045 (1998)
• [文献書誌] Murata,T.,Takase,K.,Yamato,I.,Igarashi,K.and Kakinuma,Y.: "Properties of the V_0V_1 Na^+-ATPase from Entecococcuo hiral and its V_0 moiety" Journal of Biochemistry(Tokyo). 125. 414-421 (1999)
• [文献書誌] Kakinuma,Y.,Yamato,I.,and Murata,T.: "Structurl and function of vocuolar Na^+-trauslocoting ATPase in Enterococcushiral" Journal of Bioewrgetics and Biomembranes. 31. 7-14 (1999)