放線菌ストレプトミセス・グリセウスのゲノム解析のための基盤研究

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13206013
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 堀之内 末治 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (80143410)
• 研究分担者: 大西 康夫 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 助手 (90292789)
• キーワード: 放線菌 / ゲノム / 抗生物質 / 形態分化 / A-ファクター / 自己調節因子 / バイオテクノロジー / 応用微生物

研究概要

放線菌Streptomyces griseusの抗生物質生産、形態分化の開始は、自己調節因子A-ファクターによるホルモン制御やセリン/スレオニンキナーゼAfsKによるシグナル伝達が複雑に絡み合って制御されている。前年度にA-ファクターカスケードの中心に位置する転写因子AdpAの標的遺伝子を網羅的に取得していた。
1.AdpAの標的遺伝子の中に金属プロテアーゼ、3種のセリンプロテアーゼ、ポリケタイドに合成遺伝子群を見出し、これらはA-ファクター依存的に転写されることを確認した。
2.培地中のグルコースに依存して基底菌糸ないに隔壁を形成して、そのまま成熟胞子を着生する変異株をUV処理により取得した。遺伝子クローニングにより、本変異にはABCトランスポーター(ATP-binding cassette transporter)を構成するdasRABCが関係することを見出した。本遺伝子の塩基配列決定、転写解析や変異株の電顕観察により放線菌の形態分化の一端を明らかにできiた。なお、この変異株が示すectopic sporulationは、A-ファクター非依存性であった。
4.AfsKの自己リン酸化を蛋白-蛋白結合によって制御するKbpAを同定した。kbpAは培養後期に発現され、afsK/afsR系で開始された抗生物質生産を抑制する負のフィードバックループを形成すると推定された。
AfsKの標的蛋白であるAfsRはATpase活性を有し、afsSを標的とする転写因子であることを証明した。AfsRのリン酸化はAfsRのDNA結合能を飛躍的に高め、ATPase活性へも影響を与えた。このように、AfsK/AfsRのシグナル伝達系に新たにKbpA, AfsSの役者が加わり、本制御系の全解明に一歩近づいた。

研究成果

• [文献書誌] T.Umeyama: "Autophosphoryllation of a bacterial serine/threonine kinase, AfsK, is inhibited by KbpA, an AfsK-binding protein"J. Bacteriol.. 183. 5506-5512 (2002)
• [文献書誌] J.-W.Seo: "ATP-binding cassette transport system involved in regulation of morphological diffentiation in response to glucose in Streptomyces qariseus"J. Bacteriol.. 184. 91-103 (2002)
• [文献書誌] S.Horinouchi: "The A-factor regulatory cascade and cAMP in the regulation of physiological and morphological development in Streptomyces qriseus"J. Ind. Microbioi. Biotechnol.. 27. 177-182 (2001)
• [文献書誌] N.Funa: "Properties and substrate specificity of RppA, a chalcone synthase-related polyketide synthase in Streptomyces qriseus"J. Biol. Chem.. 277(in press). (2002)
• [文献書誌] P.-C.Lee: "afsS is a target of AfsR, a transcriptional factor with ATPase activity, that globally controls secondary metabolism in Streptomyces coelicolorA3(2)"Mol. Microbiol.. 27(in press). (2001)
• [文献書誌] 堀之内末治: "有用物質生産の場としての放線菌"バイオサイエンスとインダストリー. 27. 526-529 (2001)