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2009 年度 実績報告書

巨大菌の塩応答型キラルナイロン生産:分子機構の解明と耐塩育種技術への応用

研究課題

研究課題/領域番号 19580092
研究機関高知大学

研究代表者

芦内 誠  高知大学, 教育研究部・自然科学系, 准教授 (20271091)

キーワード環境材料 / 生体材料 / 生体機能利用 / バイオテクノロジー / 環境適応
研究概要

巨大菌のPGA生合成に係る遺伝子クラスターの同定にはじめて成功した。PGAを生産する微生物として、納豆菌、炭疽菌、表皮ブドウ球菌等のグラム陽性菌類、Fusobacteriumのようなグラム陰性菌、並びにNatrialba等の古細菌類が知られており、微生物界では比較的広範に存在していることが分かる。特に、真正細菌類においては3つの特徴的な遺伝子群BCAが存在し種を超えて高度に保存されている。巨大菌の該遺伝子クラスターにおいても全て予想通り存在していた。4番目のE遺伝子に関してはグラム陽性菌類独特であり、グラム陰性菌には存在しない。このE遺伝子配列を使って分子進化解析したところ、巨大菌と納豆菌は分類学上近縁であるにもかかわらず、該遺伝子クラスターの構造に関してはむしろ炭疽菌に近いことが示された。すなわち、納豆菌は菌体外(培地中)にPGAを大量放出するpgsタイプであるのに対し、炭疽菌は細胞表層に固定化し筴膜成分とするcapタイプであるが、巨大菌は後者のcapタイプを有していた。pgsタイプとは異なり、capタイプでは表層固定化酵素にあたるCapDの遺伝子が存在するが、巨大菌のそれにもcapD配列が存在した。そればかりか、CapDアイソ酵素と考えられるCapFをコードする新規遺伝子まで発見され、遺伝子クラスター構造としては先にないものであることが判明した。事実、capB-capC-capA-capD-capE-capFからなるこれまでで最長のクラスターであった。さて、納豆菌のPGAは立体規則性を欠くDL-PGAであるのに対し、炭疽菌と巨大菌はDかLかの違いはあるもの、共に立体規則性に優れたPGAを作る。capタイプの精密解析が進むことで、産業的に有用な立体規則性PGA合成の分子機構の理解が深まるものと期待される。巨大菌の場合、高塩環境下でPGAの長大化と培地放出が盛んになる。この興味深い現象は該ポリマーの分解能を備えたCapDEの塩応答性が関わっている可能性が高くなった。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2010 2009

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (4件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] ポリ-γ-グルタミン酸の新用途展開2010

    • 著者名/発表者名
      芦内誠
    • 雑誌名

      BIO INDUSTRY 27

      ページ: 49-55

  • [雑誌論文] Extremolyte-like applicability of an archaeal exopolymer, poly-γ-L-glutamate2010

    • 著者名/発表者名
      D.Yamasaki, et al.
    • 雑誌名

      Environ.Technol. (印刷中)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Identification and biochemical characterization of membranous short-chain polyglutamate from Bacillus subtilis2010

    • 著者名/発表者名
      T.Kamei, et al.
    • 雑誌名

      Chem.Biodiv. (印刷中)

    • 査読あり
  • [学会発表] 固体13CNMRによるラセミ化率が異なるポリ-γ-グルタミン酸の研究2010

    • 著者名/発表者名
      平沖敏文, ほか
    • 学会等名
      日本高分子学会年次大会
    • 発表場所
      横浜市・パシフィコ横浜
    • 年月日
      20100526-20100528
  • [学会発表] ポリ-γ-グルタミン酸を基盤とする制菌プラスチック新素材2010

    • 著者名/発表者名
      吉岡恵, ほか
    • 学会等名
      日本農芸化学会年次大会
    • 発表場所
      東京都・東京大学
    • 年月日
      20100327-20100330
  • [学会発表] 立体規則性ポリ-γ-グルタミン酸のバイオプラスチック化2009

    • 著者名/発表者名
      芦内誠, ほか
    • 学会等名
      第58回高分子討論会
    • 発表場所
      熊本県・熊本大学
    • 年月日
      20091021-20091024
  • [学会発表] Identification of a Membranous short-chain poly-γ-glutamate from Bacillus subtilis and its biochemical characteristics2009

    • 著者名/発表者名
      M.Ashiuchi, et al.
    • 学会等名
      日本生化学会年次大会
    • 発表場所
      神戸市・神戸ポートアイランド
    • 年月日
      20091021-20091024
  • [図書] Occurrence and biosynthetic mechanism of poly-γ-glutamic acid. In : Microbiol.Monogr. (Amino-Acid Homonolymers Occurring in Nature ; Y. Hamano, ed.)2010

    • 著者名/発表者名
      M.Ashiuchi
    • 出版者
      Springer-Verlag(Heidelberg)(印刷中)

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公開日: 2011-06-16   更新日: 2016-04-21  

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