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2020 年度 実績報告書

イオウ依存型エネルギー代謝機構の解明:発酵科学・医学生物学のニューパラダイム

研究課題

研究課題/領域番号 19K15803
研究機関奈良先端科学技術大学院大学

研究代表者

西村 明  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (30781728)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
キーワードイオウ呼吸 / エネルギー代謝 / 酵母 / 発酵
研究実績の概要

発酵生産は生育に必要なエネルギーを目的の有用物質の代謝に活用するため、目的物質の生産性が増加するに伴い、生育遅延がしばしば起こる。従って、目的物質の生産性の向上は、細胞の生育と生産性のバランスを上手く維持しながら、これまで進められてきた。しかし、細胞が有するエネルギーの総量が決まっているため、従来の代謝工学を活用した方法には限界がきている。最近、研究代表者らは、活性イオウ分子:システインパースルフィド(CysSSH)がシステイニルtRNA合成酵素によって生合成されることを報告した(cysteine persulfide synthase:CPERSと命名)。さらに、哺乳類において、新規なエネルギー代謝である「イオウ呼吸」の存在を発見した。イオウ呼吸は電子伝達系において、イオウ代謝物(CysSSH)が酸素の代わりに働き、さらに副次的に生成する硫化水素がsulfide-quine reductase(SQR)を介してNADHの代わりに膜電位形成に寄与する新規なエネルギー代謝である。本研究では酵母におけるイオウ呼吸の解析を通して、「イオウ呼吸エネルギー代謝理論」を確立することで、発酵生産を飛躍的に改良する手段を提唱することを目的とした。
前年度、SQRのホモログ遺伝子を破壊した場合、ミトコンドリアのエネルギー代謝不全が起こることが判明し、酵母にもイオウ呼吸が存在することが示唆された。本年度はイオウ呼吸の電子授与体であるCysSSHの合成経路を解析した。その結果、酵母も哺乳類と同様にCPERSホモログであるCrs1依存的にCysSSHが合成されることがわかった。また、CRS1変異体はミトコンドリアのエネルギー代謝不全が見られ、細胞内ATP含量の低下が認められた。以上より、酵母においてもCPERSやSQR依存的なエネルギー代謝が存在することが考えられた。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Downregulation of the broad-specificity amino acid permease Agp1 mediated by the ubiquitin ligase Rsp5 and the arrestin-like protein Bul1 in yeast2021

    • 著者名/発表者名
      Tanahashi Ryoya、Matsushita Tomonori、Nishimura Akira、Takagi Hiroshi
    • 雑誌名

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1093/bbb/zbab028

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Inhibitory effect of arginine on proline utilization in Saccharomyces cerevisiae2020

    • 著者名/発表者名
      Nishimura Akira、Tanikawa Tsubasa、Takagi Hiroshi
    • 雑誌名

      Yeast

      巻: 37 ページ: 531~540

    • DOI

      10.1002/yea.3504

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The yeast α-arrestin Art3 is a key regulator for arginine-induced endocytosis of the high-affinity proline transporter Put42020

    • 著者名/発表者名
      Nishimura Akira、Tanahashi Ryoya、Takagi Hiroshi
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 531 ページ: 416~421

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2020.07.117

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of a novel variant of the yeast γ-glutamyl kinase Pro1 on its enzymatic activity and sake brewing2020

    • 著者名/発表者名
      Murakami Naoyuki、Kotaka Atsushi、Isogai Shota、Ashida Keiko、Nishimura Akira、Matsumura Kengo、Hata Yoji、Ishida Hiroki、Takagi Hiroshi
    • 雑誌名

      Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology

      巻: 47 ページ: 715~723

    • DOI

      10.1007/s10295-020-02297-1

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The C2 domain of the ubiquitin ligase Rsp5 is required for ubiquitination of the endocytic protein Rvs167 upon change of nitrogen source2020

    • 著者名/発表者名
      Tanahashi Ryoya、Afiah Tira Siti Nur、Nishimura Akira、Watanabe Daisuke、Takagi Hiroshi
    • 雑誌名

      FEMS Yeast Research

      巻: 20 ページ: -

    • DOI

      10.1093/femsyr/foaa058

    • 査読あり
  • [学会発表] アルギニンによる酵母のプロリン資化抑制機構2021

    • 著者名/発表者名
      西村 明、高木 博史
    • 学会等名
      日本農芸化学学会
    • 招待講演
  • [学会発表] 酵母Saccharomyces cerevisiaeにおけるプロリン資化抑制機構の理解2020

    • 著者名/発表者名
      西村 明、棚橋 亮弥、高木 博史
    • 学会等名
      日本生化学会
  • [学会発表] 酵母Saccharomyces cerevisiaeにおけるアルギニンによるプロリン資化抑制機構の解析2020

    • 著者名/発表者名
      西村 明、谷川 翼、棚橋 亮弥、高木 博史
    • 学会等名
      日本醸造学会
  • [備考] リサーチマップ(西村明)

    • URL

      https://researchmap.jp/akira_nishimura

  • [備考] NAIST 高木研のホームページ

    • URL

      https://bsw3.naist.jp/takagi/

URL: 

公開日: 2021-12-27  

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