枯草菌プロテアーゼ生産におけるシグナル伝達とタンパク合成系の関与に関する研究

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11460050
• 研究機関: 東海大学
• 研究代表者: 田中 暉夫 東海大学, 海洋学部, 教授 (10236606)
• 研究分担者: 小倉 光雄 東海大学, 海洋学部, 助教授 (80204163)
• キーワード: 枯草菌 / 細胞外分解酵素 / アルカリプロタアーゼ / タンパク合成阻害物質 / Stringent factor RelA / ppGpp / リン酸化DegU

研究概要

前年度までにリンコマイシン(Lm)が、枯草菌の菌体外アルカリプロテアーゼ遺伝子(aprE)の発現を、細胞の生育を阻害しない濃度の範囲でその発現を阻害することを報告した。さらに、ppGppの合成を司るstringent factor(RelA)の合成遺伝子であるrelAを破壊してaprEの発現を調べたところ、その発現がが著しく減少していることが分かった。作成したrelA破壊株におけるppGppの含量は1/20以下に減少しており、細胞のppGppの含量とaprE発現に相関関係があることが判明した。LmがaprEの発現を阻害するのは、RelAの機能を阻害しppGppの合成を抑制する結果relAを破壊したのと同様な現象がおこったものと考えた。そこで、枯草菌を種々の濃度のLmとincubateして細胞内のppGpp含量を測定したところ、Lmの濃度に依存してppGppの減少が観察され、また、aprE発現阻害の程度とppGpp含量の低下がLmの濃度に対してほぼ一致していた。これらのことから、LmによるaprE発現の阻害は、Lmがリボソームに結合し、リボソーム上でのRelAによるppGppの合成を妨げることによりもたらされると結論される。
リン酸化型DegUを安定化させる変異であるdegU32(Hy),degS200(Hy)およびマルチコピーdegRを持つ株では、Lmの作用が著しく減少するという結果が得られた。リン酸化型DegUとリボソームとがどのような関係があるのか興味深い。
DegUは、枯草菌細胞内で非常にpleiotropicな因子である。どのような遺伝子がその支配下にあるかを究明することは、DegU因子の理解を深めることになるであろう。我々は、近年開発されたマイクロアレー技術を使い解析した。その結果、顕著に発現が促進される遺伝子69個、阻害される遺伝子48個が同定された。

研究成果

• [文献書誌] Hata, M., Ogura, M., Tanaka, T.: "Involvement of stringent factor RelA in expression of alkaline protease gene aprE in Bacillus subtilis"Journal of Bacteriology. 183,15. 4648-4651 (2001)
• [文献書誌] Ogura, M., Yamaguchi, H., Yoshida, K., Fujita, Y., Tanaka, T.: "DNA microarray analysis of Bacillus subtilis DegU ComA,CitT and PhoP regulons:an approach to comprehensive analysis of Bacillus subtilis two-component regulatory systems"Nucleic Acids Research. 29,18. 3804-3813 (2001)
• [文献書誌] Kobayashi, K., Ogura, M., Yamaguchi, H., Yoshida, K., Ogasawara, N., Tanaka, T., Fujita, Y.: "The comprehensive DNA microarray analysis of Bacillus subtilis two-Component regulatory Systems"Journal of Bacteriology. 183,24. 7365-7370 (2001)
• [文献書誌] Ogura, M., Yamaguchi, H., Kobayashi, K., Ogasawara, N., Fujita, Y., Tanaka, T.: "Microarray analysis of transcriptional changes caused by mutation in Bacillus subtilis competence transcription factor gene,comK"Journal of Bacteriology. (In press). (2002)