植物環境応答機構におけるcAMP信号伝達系の分子生理学

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12440223
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 大森 正之 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 教授 (80013580)
• 研究分担者: 関本 弘之 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 助手 (20281652)
• キーワード: シアノバクテリア / ラン藻 / アデニル酸シクラーゼ / cAMP レセプタータンパク質 / マイクロアレイ / 細胞運動 / thick pili

研究概要

シアノバクテリアのアデニル酸シクラーゼタンパク質CyaB1を精製し、性質を調べた。CyaB1の触媒ドメインはC末端側の半分に、GAFとPASドメインはN末端側の半分にある。CyaB1は他のアデニル酸シクラーゼと同様、2価の陽イオンによって活性化されるが、GAFドメイン中にcGMPの結合モチーフを持つにも拘わらず、cGMPによっては影響を受けなかった。N末端側領域を欠く短いCyaB1は、正常なCyaB1と比べてATPに対するK_mの値はほとんど変わらないが、活性は1/18にまで落ちた。これらの結果からN末端側領域は触媒活性を正に調節する効果を持つことが示された。
シアノバクテリアのcAMPレセプタータンパク質SYCRP1のターゲット遺伝子をDNAマイクロアレイ法を用いて検索した。Synechocystis sp. PCC 6803の野生株とsycrp1を破壊した株での遺伝子発現レベルを比較したところ、slr1667、slr1668、slr2015、slr2016、slr2017、slr2018の発現レベルがsycrp1の破壊によって明らかに低下していた。これらはslr1667とslr2015を先頭にした2つのオペロンを形成しており、SYCRP1はslr2015の上流には結合しないが、slr1667の転写開始点の上流-170から-155の領域に結合することが明らかとなった。SYCRP1はslr1667のプロモーター中の特別の部位に結合して、発現を直接調節すると結論された。
さらにsycrp1を破壊した細胞は運動できなくなることが分かった。この細胞を電子顕微鏡で調べたところ細胞表面のthick piliの数が減っていた。cAMP-SYCRP1複合体はpiliの生成を調節していることが示唆された。

研究成果

• [文献書誌] Ohmori, M.: "Characterization of genes encoding multi-domain proteins"DNA Research. 8. 271-284 (2001)
• [文献書誌] Yoshimura, H.: "Screening for the target gene of cyanobacteria1 cAMP receptor protein SYCRP1"Molecular Microbiology. (印刷中). (2002)
• [文献書誌] Tada, T.: "Biochemical characterization of adenylate cyclase CyaB1"Plant Research. 114. 387-394 (2001)
• [文献書誌] Yoshimura, H.: "A cAMP receptor protein, SYCRP1, is responsible for the cell motility of synechocystis sp. PCC6803"Plant and Cell Physiology. (印刷中). (2002)
• [文献書誌] Ohmori, K.: "Sodium requirement for cAMP-induced Spirulina mat formation"Microbes and Environments. 16. 53-57 (2001)
• [文献書誌] 大森 正之: "シアノバクテリアの光合成遺伝子・蛋白質システムの解明"蛋白質 核酸 酵素. 46. 2486-2492 (2001)