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2009 年度 実績報告書

グルタチオン代謝とポリアミン代謝の古い関係を新しく科学する~基盤から応用へ

研究課題

研究課題/領域番号 21380059
研究機関京都工芸繊維大学

研究代表者

鈴木 秀之  京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 教授 (10202136)

研究分担者 福山 恵一  大阪大学, 理学研究科, 教授 (80032283)
平竹 潤  京都大学, 化学研究所, 教授 (80199075)
井沢 真吾  京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 准教授 (10273517)
和田 啓  大阪大学, 理学研究科, 助教 (80379304)
キーワードグルタチオン / ポリアミン / 大腸菌 / 結晶構造 / 代謝経路
研究概要

大腸菌のγ-グルタミルトランスペプチダーゼ(GGT)とは異なり、枯草菌のGGTはホ乳類のGGTと同様、基質であるグルタチオンのCys-Gly部分を認識していると考えられ、結晶構造解析を行った。アミノ酸配列からの予想されたように、枯草菌のGGTには他のGGTに見られる活性中心に結合した基質のγ-グルタミル基部分を覆うように存在するlid-loopが見られなかった。また、アミノ酸残基から計算した静電ポテンシャルによれば、高塩濃度下においても酵素表面の電荷分布は負に保たれることを示し、これが水和状態を保ち、耐塩性に結びついていると考えられた。
大腸菌のグルタチオン代謝に関する知見を組み合わせて菌株を育種することにより、グルタチオンを大腸菌の菌体外に蓄積させる全く新しいグルタチオンの直接発酵法を開発した。
Puu代謝系遺伝子の発現を抑えている転写調節因子であるPuuRタンパク質のDNA上の結合領域をゲルシフトアッセイにより特定した。ただ、ゲルシフトにPuu代謝系の基質であるプトレッシンや生成物であるコハク酸は影響しないことが分かった。
アシラーゼ活性の触媒残基をAlaに置き換え、合成活性だけを持つようにしたグルタチオニルスペルミジン合成酵素を用いてグルタチオニルスペルミジンを合成し、機器分析により同定した。菌体内外のグルタチオニルスペルミジン量の分析の際の標準品が準備できた。
Proteus mirabilisにおいては菌体外に排出されたプトレッシンがスオーミングを引き起こすシグナル因子として機能しているという報告があった。大腸菌においては、プトレッシンを全く生合成できなくなった株でもLBSw寒天培地上でスオーミングが起きることが分かった。これは、培地中にわずかに含まれているスペルミジンをPotABCDが取り込むことによって引き起こされることを明らかにした。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2010 2009

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (11件)

  • [雑誌論文] Crystal structure of the halotolerant γ-glutamyltranspeptidase from Bacillus subtilis in complex with glutamate reveals its unique architecture of the solvent-exposed catalytic pocket2010

    • 著者名/発表者名
      K.Wada, M.Irie, H.Suzuki, K.Fukuyama
    • 雑誌名

      FEBS Journal 277

      ページ: 1000-1009

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hyperproduction of 3,4-dihydroxyphenyl-L-alanine (L-dopa) using Erwinia herbicola cells carrying a mutant transcriptional regulator TyrR2009

    • 著者名/発表者名
      T.Koyanagi, T.Katayama, H.Suzuki, A.Onishi, K.Yokozeki, H.Kumagai
    • 雑誌名

      Bioscience, Biotechnology and Biochemistry 73

      ページ: 1221-1223

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dependence of swarming in Escherichia coli K-12 on spermidine and the spermidine importer2009

    • 著者名/発表者名
      S.Kurihara, H.Suzuki, Y.Tsuboi, Y.Benno
    • 雑誌名

      FEMS Microbiology Letters 294

      ページ: 97-101

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The putrescine importer PuuP of Escherichia coli K-122009

    • 著者名/発表者名
      S.Kurihara, Y.Tsuboi, S.Oda, H.-G.Kim, H.Kumagai, H.Suzuki
    • 雑誌名

      Journal of Bacteriology 191

      ページ: 2776-2782

    • 査読あり
  • [学会発表] バクテリア由来のγ-グルタミルトランスペプチダーゼによるγ-グルタミル化合物の酵素合成法の開発2009

    • 著者名/発表者名
      藤本紫野, El Sayed, Ashraf, 山田千晶, 鈴木秀之
    • 学会等名
      平成21年度日本農芸化学会関西・中四国・西日本支部合同沖縄大会
    • 発表場所
      琉球大学、沖縄県西原町
    • 年月日
      2009-10-31
  • [学会発表] 大腸菌γ-グルタミルプトレッシン合成酵素の活性アミノ酸残基の酸化修飾と分解2009

    • 著者名/発表者名
      押田麻由, 栗原新, 鈴木秀之
    • 学会等名
      平成21年度日本農芸化学会関西・中四国・西日本支部合同沖縄大会
    • 発表場所
      琉球大学、沖縄県西原町
    • 年月日
      2009-10-31
  • [学会発表] 大腸菌のγ-グルタミルプトレッシン合成酵素 (PuuA) の生理的意義と酵素学的性質2009

    • 著者名/発表者名
      栗原新, 織田晋平, 壺井雄一, 金玄国, 押田麻由, 熊谷英彦, 鈴木秀之
    • 学会等名
      平成21年度日本農芸化学会関西・中四国・西日本支部合同沖縄大会
    • 発表場所
      琉球大学、沖縄県西原町
    • 年月日
      2009-10-31
  • [学会発表] 大腸菌におけるPuuAの酸化修飾と分解2009

    • 著者名/発表者名
      押田麻由, 栗原新, 鈴木秀之
    • 学会等名
      第82回日本生化学会大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場、神戸市
    • 年月日
      2009-10-23
  • [学会発表] 大腸菌の細胞外ポリアミンによって誘導される遊走に必要な新規プトレッシンインポーター2009

    • 著者名/発表者名
      栗原新, 鈴木秀之, 押田麻由, 辨野義己
    • 学会等名
      第82回日本生化学会大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場、神戸市
    • 年月日
      2009-10-23
  • [学会発表] 大腸菌のPuu代謝系調節因子PuuRに関する研究2009

    • 著者名/発表者名
      北原譲, 栗原新, 朝田圭, 加藤健二, 鈴木秀之
    • 学会等名
      「ポリアミンと核酸の共進化」第8回合同シンポジウム
    • 発表場所
      慈恵医大、東京都
    • 年月日
      2009-09-12
  • [学会発表] Putrescine utilization pathway of Escherichia coli2009

    • 著者名/発表者名
      H.Suzuki, M.Oshida, S.Kurihara, Y.Tsuboi, S.Oda
    • 学会等名
      The 2009 Molecular Genetics of Bacteria and Phages Meeting
    • 発表場所
      Univ. of Wisconsin, Madison, WI, USA
    • 年月日
      2009-08-07
  • [学会発表] Oxidation and degradation of γ-glutamylputrescine synthetase in Escherichia coli K-122009

    • 著者名/発表者名
      M.Oshida, S.Kurihara, S.Oda, H.Suzuki
    • 学会等名
      The 11th International Congress on Amino acids, Peptides and Proteins
    • 発表場所
      Univ. of Vienna, Vienna, Austria
    • 年月日
      2009-08-06
  • [学会発表] Polyamine importers, including a novel putrescine importer, required for swarming induced by extracellular polyamines in Escherichia coli K-122009

    • 著者名/発表者名
      S.Kurihara, Y.Tsuboi, H.Suzuki
    • 学会等名
      The 11th International Congress on Amino acids, Peptides and Proteins
    • 発表場所
      Univ. of Vienna, Vienna, Austria
    • 年月日
      2009-08-06
  • [学会発表] γ-Glutamylputrescine synthetase in the putrescine utilization pathway of Escherichia coli K-122009

    • 著者名/発表者名
      H.Suzuki, S.Kurihara, S.Oda, M.Oshida, Y.Tsuboi, H.Kumagai
    • 学会等名
      Gordon Research Conference on Polyamines
    • 発表場所
      Waterville Valley Resort, NH, USA
    • 年月日
      2009-06-24
  • [学会発表] Polyamine importers, including a novel putrescine importer, required for swarming induced by extracellular polyamines in Escherichia coli K-122009

    • 著者名/発表者名
      S.Kurihara, H.Suzuki, Y.Benno
    • 学会等名
      Gordon Research Conference on Polyamines
    • 発表場所
      Waterville Valley Resort, NH, USA
    • 年月日
      2009-06-24

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公開日: 2011-06-16   更新日: 2016-04-21  

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