酵母における脂質の取り込み、変換、排出に至る過程の分子機構の解明とその応用

2004 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 14206010
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用微生物学・応用生物化学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 太田 明徳 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (30125885)
• 研究分担者: 福田 良一 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 助手 (50323481)
• 研究期間 (年度): 2002 – 2004
• キーワード: 脂質 / 生物変換 / Saccharomyces cerevisiae / Yarronwia lipolytica / Candida maltosa / シトクロームP450alk / lipid flippase / 脂質輸送

研究概要

微生物(酵母)の長鎖アルカンや脂肪酸を利用する性質を利用して、有用な微生物生産系の育種を行うためには、微生物の脂質や疎水性化合物を代謝・変換するシステムを解明し、学ぶ必要がある。
本研究では、半数体アルカン資化酵母Yarrowia Hpolyticaと長鎖ジカルボン酸(DCA)生産酵母Candid maltosaを用いて長鎖アルカン利用系を解析した。また、脂質の輸送と代謝及び膜酵素系の構築の基礎的過程を、実験室酵母Saccharomyces cerevisiaeを用いて究明し、有効な脂質変換生産系の育種の指針を得ることを目的とした。本研究では以下のことを明らかにした。
1.Y. Upolyticaにおけるn-hexadecaneの取り込みを検討し、この取り込みが、エネルギー依存であること、誘導生であること、グリセロールの添加によって抑制されること、表層のアルカンのプールには依存しないことなどの証左を得た。また、C. maltosaにおいてはグリセロールでなくグルコースで抑制されることを除いて同様であった。
2.ABCトランスポーターをコードするCmCDRlを高コピー数のベクターに載せてC. maltosaの長鎖DCAの生産菌に導入した。高発現させた結果として長鎖DCA生産の改善が見られた。
3.y. lipolyticaのアルカン誘導性遺伝子ALKlのプロモーター中に、アルカン応答に必要な領域ARE1を見いだした。これに依存する、lacZ発現系を野生型Y. lipolyticaに組み込んだ。この改変酵母を変異誘発処理してARE1特異的に遺伝子発現ができない変異株を分離した。この変異株はアルカンで生育できず、オレイン酸では生育できた。変異相槌遺伝子YAS1の破壊株も同様な性質を示した。また、Yas1pは核に分布し、タグ付Yas1pに対する抗体を用いたCHIPアッセイにより、ALK1プロモーター領域に結合することが示された。Yas1pがARE1に結合する転写因子であると結論した。YaslpはS.cerevisiaeのIno4pに相同性のあるbHLH(basic helix loop helix)を有し、Ino4pはやはりbHLHであるIno2pと複合体を形成する。そこで、ゲノムデータベースを検索し、これらのbHLH領域と最も似た領域を持ち、Yas1pと複合体を形成するYas2pをコードするYAS2を同定した。

研究成果

• [雑誌論文] n-Alkane and Clofibrate, a Peroxisome Proliferator, Activate Transcription of ALK2 Gene Encoding Cytochrome P450a1k2 through Distinct cis-Acting Promoter Elements in Candida maltosa (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Kogure, M.Takagi, A.Ohta.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 329 ページ: 78-86
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] n-Alkane and Clofibrate, a Peroxisome Proliferator, Activate Transcription of ALK2 Gene Encoding Cytochrome P450alk2 through Distinct cis-Acting Promoter Elements in Candida maltosa. (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Kogure, M.Takagi, A.Ohta
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun. 329 ページ: 78-86
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] A basic helix-loop-helix transcription factor essential for cytochrome P450 in response to alkanes in yeast Yarrowia lipolytica (2004)
  • 著者名/発表者名: S.Yamagami, D.Morioka, R.Fukuda, A.Ohta.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 279 ページ: 22183-22189
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] A Gcn4p homolog is essential for the induction of a ribosomal protein L41 variant responsible for cycloheximide resistance in the yeast Candida maltosa. (2004)
  • 著者名/発表者名: H.Takaku, E.Mutoh et al.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 279 ページ: 23030-23037
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Local exposure of phosphatidylethanolamine on the yeast plasma membrane is implicated in cell polarity (2004)
  • 著者名/発表者名: K.Iwamoto, S.Kobayashi et al.
  • 雑誌名: Genes to Cells 9 ページ: 891-903
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] A basic helix-loop-helix transcription factor essential for cytochrome P450 in response to alkanes in yeast Yarrowia lipolytica. (2004)
  • 著者名/発表者名: S.Yamagami, D.Morioka, R.Fukuda, A.Ohta
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 279 ページ: 22183-22189
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] A Gcn4p homolog is essential for the induction of a ribosomal protein L41 variant responsible for cycloheximide resistance in the yeast Candida maltosa. (2004)
  • 著者名/発表者名: H.Takaku, E.Mutoh, Y.Sagehashi, R.Fukuda, H.Horiuchi, K.Ochi, M.Takagi, A.Ohta
  • 雑誌名: J.Biol.chem. 279 ページ: 23030-23037
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Local exposure of phosphatidylethanolamine on the yeast plasma membrane is implicated in cell polarity. (2004)
  • 著者名/発表者名: K.Iwamoto, S.Kobayashi, R.Fukuda, M.Umeda, T.Kobayashi, A.Ohta
  • 雑誌名: Genes to Cells 9 ページ: 891-903
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Cinnamycin (Ro 09-0198) Promotes Cell Binding and Toxicity by Inducing Transbilayer Lipid Movement (2003)
  • 著者名/発表者名: A.Makino, T.Baba, et al.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 278 ページ: 3204-3209
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Novel Approach to the Improvement of Biphenyl and Polychlorinated Biphenyl Degradation Activity : Promoter Implantation by Homologous Recombination (2003)
  • 著者名/発表者名: Y.Ohtsubo, M.Shimura et al.
  • 雑誌名: Appl. Emviron. Microbiol. 69 ページ: 146-153
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Growth temperature downshift induces antioxidant response in Saccharomyces cerevisiae (2003)
  • 著者名/発表者名: L.Zhang, K.Onda et al.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 307 ページ: 308-314
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Molecular cloning of a phospholipase D gene from Aspergillus nidulans and characterization of its deletion mutants (2003)
  • 著者名/発表者名: S.Hong, H.Horiuchi, A.Ohta.
  • 雑誌名: FEMS Microbiology Letters. 224 ページ: 231-237
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] The dual functions of biphenyl-degrading ability of Pseudomonas sp. KKS 102 : energy acquisition and substrate detoxification (2003)
  • 著者名/発表者名: M.Delawary, Y.Ohtsubo, A.Ohta.
  • 雑誌名: Biosci. Biotechnol. Biochem. 67 ページ: 1970-1975
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Cinnamycin (Ro 09-0198) Promotes Cell Binding and Toxicity by Inducing Transbilayer Lipid Movement. (2003)
  • 著者名/発表者名: A.Makino, T.Baba, K.Fujimoto, K.Iwamoto, Y.Yano, N.Terada, S.Ohno, S.B.Sato, A.Ohta, M.Umeda, K.Matsuzaki, T.Kobayashi
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 278 ページ: 3204-3209
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Novel Approach to the Improvement of Biphenyl and Polychlorinated Biphenyl Degradation Activity : Promoter Implantation by Homologous Recombination. (2003)
  • 著者名/発表者名: Y.Ohtsubo, M.Shimura, M.Delawary, K.Kimbara, M.Takagi, T.Kudo, A.Ohta, Y.Nagata
  • 雑誌名: Appl.Emviron.Microbiol. 69 ページ: 146-153
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Growth temperature downshift induces antioxidant response in Saccharomyces cerevisiae (2003)
  • 著者名/発表者名: L.Zhang, K.Onda, R.Imai, R.Fukuda, H.Horiuchi, A.Ohta
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun. 307 ページ: 308-314
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Molecular cloning of a phospholipase D gene from Aspergillus nidulans and characterization of its deletion mutants. (2003)
  • 著者名/発表者名: S.Hong, H.Horichi, A.Ohta
  • 雑誌名: FEMS Microbiology Letters. 224 ページ: 231-237
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] The dual functions of biphenyl-degrading ability of Pseudomonas sp.KKS102 : energy acquisition and substrate detoxification. (2003)
  • 著者名/発表者名: M.Delawary, Y.Ohtsubo, A.Ohta
  • 雑誌名: Biosci.Biotechnol.Biochem. 67 ページ: 1970-1975
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Peroxisome deficiency represses the expression of n-alkane-inducible YlALK1 encoding cytochrome P450ALK1 in Yarrowia Iipolytica (2002)
  • 著者名/発表者名: T.Sumita, T.Iida et al.
  • 雑誌名: FEMS Microbiology Letters 214 ページ: 31-38
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Employment of human estrogen receptor β ligand-binding domain and co-activator SRC1 nuclear receptor binding domain for the construction of a yeast two hybrid detection system for endocrine disrupters. (2002)
  • 著者名/発表者名: H.-S.Lee, K.Miyauchi et al.
  • 雑誌名: J. Biochem. 131 ページ: 399-405
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Pseudohyphal growth in a dimorphic yeast, Candida maltosa, after disruption of C-GCN4 Gene, a homolog of Saccharomyces cerevisiae GCN4 (2002)
  • 著者名/発表者名: H.Takaku, H.Horiuchi, et al.
  • 雑誌名: Biosci. Biotechnol. Biochem. 66 ページ: 1936-1939
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] YlALK1 encoding the cytochrome P450ALK1 in Yarrowia lipolytica is transcriptionally induced by n-alkane through two distinct cis-elements on its promoter. (2002)
  • 著者名/発表者名: T.Sumita, T.Iida et al.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 294 ページ: 1071-1078
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] A novel membrane protein, Ros3p, is required for phospholipid translocation across the plasma membrane in Saccharomyces cerevisiae (2002)
  • 著者名/発表者名: U.Kato, K.Emoto et al.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 277 ページ: 37855-37862
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Peroxisome deficiency represses the expression of n-alkane-inducible YIALK1 encoding cytochrome P450ALK1 in Yarrowia lipolytica. (2002)
  • 著者名/発表者名: T.Sumita, T.Iida, A.Hirata, H.Horiuchi, M.Takagi, A.Ohta
  • 雑誌名: FEMS Microbiology Letters 214 ページ: 31-38
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Employment of human estrogen receptor β ligand-binding domain and co-activator SRC1 nuclear receptor binding domain for the construction of a yeast two hybrid detection system for endocrine disrupters. (2002)
  • 著者名/発表者名: H.-S.Lee, K.Miyauchi, Y.Nagata, R.Fukuda, S.Sasagawa, H.Endoh, S.Kato, H.Horiuchi, M.Takagi, A.Ohta
  • 雑誌名: J.Biochem. 131 ページ: 399-405
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Pseudohyphal growth in a dimorphic yeast, Candida maltosa, after disruption of C-GCN4 Gene, a homolog of Saccharomyces cerevisiae GCN4. (2002)
  • 著者名/発表者名: H.Takaku, H.Horiuchi, M.Takagi, A.Ohta
  • 雑誌名: Biosci.Biotechnol.Biochem. 66 ページ: 1936-1939
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] YIALK1 encoding the cytochrome P450ALK1 in Yarrowia lipolytica is transcriptionally induced by n-alkane through two distinct cis-elements on its promoter. (2002)
  • 著者名/発表者名: T.Sumita, T.Iida, S.Yamagami, H.Horiuchi, M.Takagi, A.Ohta
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun. 294 ページ: 1071-1078
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] A novel membrane protein, Ros3p, is required for phospholipid translocation across the plasma membrane in Saccharomyces cerevisiae. (2002)
  • 著者名/発表者名: U.Kato, K.Emoto, C.Fredriksson, H.Nakamura, A.Ohta, T.Kobayashi, K.Murakami-Murofusi, T.Kobayashi, M.Umeda
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 277 ページ: 37855-37862
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より