炭素源に依存した放線菌の形態分化開始機構の解明

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12760069
• 研究機関: 日本大学
• 研究代表者: 上田 賢志 日本大学, 生物資源科学部, 講師 (00277401)
• キーワード: Streptomyces / carbon-source / glucose repression / craA / rar operon / morphological differentiation / antibiotic production / signal transduction

研究概要

炭素源依存的な形態分化開始の制御に関与すると予想されるcraAのプロモーター領域に関する詳細な検討を行った。まずこの領域に特異的に結合するDNA結合蛋白質をゲルシフト法による結合活性検出を指標に精製した。精製画分は環境応答に関与するとされるマイナーシグマ因子σHを含むRNAポリメラーゼホロ酵素を主に含んでいた。σHコード遺伝子であるprsHを破壊したS.griseusは高濃度グルコース条件下での形態分化能が失われていたことから、グルコース抑制条件での分化の開始にσHが関与している可能性が強く示唆される。また、craAのプロモーター領域内の逆位繰り返し配列(IR)の領域に顕著な形態分化と抗生物質生産抑制活性を見出し、その詳細な解析も行った。
一方、craAのプロモーター領域を高コピープラスミド上で導入することでおこる形態分化開始の抑制を回復させるDNA断片をショットガンクローニングにより取得した。得られたDNA断片には一連のγ-ラクトンレセプターに相同な蛋白質がコードされていた。この蛋白がcraAのプロモーターに直接転写抑制因子として作用し、形態分化の開始を正に制御している可能性が予想される。
AmfR破壊株の形態分化を回復させる活性で取得したrarオペロンについては、そのプロモーターの解析を行った。S1マッピングによる転写アッセイの結果、このオペロンの初期の転写にamfRが正に関与していることが強く示唆された。rarオペロンはその破壊株の形質から、グルコース抑制を仲介するセンサーシステムとして作用すると予想される。
上記の他に、高濃度グルコースの存在下で形態分化およびストレプトマイシン生産を行うS.griseusの変異株を複数取得することに成功し、それらの形質から形態分化と二次代謝に共通して作用するグルコース抑制の遺伝的機構が存在することが明確になった。

研究成果

• [文献書誌] Ueda K, Endo K, Takano H, Nishimoto M, Kido Y, Tomaru Y, Matsuda K, Beppu T.: "Carbon-source-dependent transcriptional control involved in the initiation of cellular differentiation in Streptomyces griseus"Antonie Van Leeuwenhoek. 73. 263-268 (2000)