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2012 年度 実績報告書

細菌細胞表層制御による細胞増殖,形態,機能維持メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 22248008
研究機関信州大学

研究代表者

関口 順一  信州大学, 繊維学部, 特任教授 (80111053)

研究分担者 新井 亮一  信州大学, 繊維学部, 助教 (50344023)
小笠原 寛  信州大学, ヒト環境科学研究支援センター, 助教 (30535232)
山本 博規  信州大学, 繊維学部, 准教授 (20262701)
朝井 計  埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (70283934)
橋本 昌征  首都大学東京, 理工学研究科, 研究員 (80402139)
研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2013-03-31
キーワード微生物機能 / 表層タンパク質 / 細胞形態 / 細胞壁溶解酵素 / 枯草菌 / インヒビター / ペプチドグリカン / シグマ因子
研究概要

細菌細胞壁溶解酵素と細胞壁非ペプチドグリカン成分が細菌の細胞増殖,細胞形態形成に果たす役割を,以下の5点から解明を行った。
(1)合成致死を示す細胞壁溶解酵素LytE, CwlOの触媒活性及び局在ドメインが,合成致死と細胞形態に関与する機構について検討し、活性ドメインがDL-エンドペプチダーゼドメインであるならばLytF, CwlSのものでもLytEとほぼ同じ機能を示した。一方活性ドメインを他の基質特異性を示すものに変更した場合、DD-エンドペプチダーゼのみ同じ機能を示した。 (2)枯草菌細胞壁成分である非ペプチドグリカン成分の機能解析については、WTAにおける細胞壁へのグルコース修飾はスポット状に行なわれ、WTA修飾されたケーブル状の新しい細胞壁が既存の細胞壁間に挿入された。次に、3つのMreBホモログのうちMreBを枯渇させた細胞壁でのみ、非ペプチドグリカン成分のリン酸量が減少していた。(3)テイコ酸欠損の致死及び形態異常がテイコウロン酸高生産で機能相補される機構については、テイコ酸合成オペロンをキシロース制御、テイコウロン酸合成をPspac制御できる株を構築した。(4)2成分制御系等の表層遺伝子発現への影響については、SigI-RsgIシグマ因子制御系とWalK-WalR二成分制御系には機能の重複があることを示唆した。最終的にWalK-WalRが増殖をモニターしているのに対し、SigIは定常期などの非増殖期の細胞の状態をモニターする表層維持機構であると考えている。(5)必須2成分制御系に制御される細胞壁溶解酵素阻害剤IseA の立体構造決定とIseA 構造制御によるLytE, CwlO, LytF 活性阻害機構の解明については、IseA は,これまでに全く報告例がない非常にユニークな立体構造を有し、活性部位は新奇な“弓のこ型”構造の刃の部分に相当することを示した。

現在までの達成度 (区分)
理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (10件) (うち招待講演 2件) 図書 (3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 細菌細胞壁溶解酵素・修飾酵素群の総合的研究2013

    • 著者名/発表者名
      関口順一
    • 雑誌名

      生物工学会誌

      巻: 91 ページ: 50-72

  • [雑誌論文] Induction of extracytoplasmic function sigma factors in Bacillus subtilis cells with defects in lipoteichoic acid synthesis2013

    • 著者名/発表者名
      Michihiro Hashimoto
    • 雑誌名

      Microbiology

      巻: 159 ページ: 23-35

    • DOI

      10.1099/mic.0.063420-0

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Solution structure of IseA, an inhibitor protein of DL-endopeptidases from Bacillus subtilis, reveals a novel fold with a characteristic inhibitory loop2012

    • 著者名/発表者名
      Arai, R., S. Fukui, N. Kobayashi, and J. Sekiguchi
    • 雑誌名

      J. Biol. Chem.

      巻: 287(53) ページ: 44736-44748

    • DOI

      DOI:10.1074/jbc.M112.414763

    • 査読あり
  • [学会発表] 枯草菌細胞壁溶解酵素阻害タンパク質IseAの立体構造解析:特徴的な阻害ループを持つ弓鋸型新奇構造の解明2012

    • 著者名/発表者名
      新井亮一
    • 学会等名
      第64回日本生物工学会大会
    • 発表場所
      神戸市
    • 年月日
      20121023-20121026
  • [学会発表] 細菌細胞壁溶解酵素・修飾酵素群の総合的研究2012

    • 著者名/発表者名
      関口順一
    • 学会等名
      第64回日本生物工学会大会
    • 発表場所
      神戸市
    • 年月日
      20121023-20121026
    • 招待講演
  • [学会発表] Zymography of extracellular proteases in Bacillus subtilis2012

    • 著者名/発表者名
      Junichi Sekiguchi
    • 学会等名
      4th Internatl. Conf. on Biosci. and Biotechnol.
    • 発表場所
      Bali, Indonesia
    • 年月日
      20120920-20120921
    • 招待講演
  • [学会発表] Function and three dimensional structure of an autolysin inhibitor IseA from Bacillus subtilis2012

    • 著者名/発表者名
      Junichi Sekiguchi
    • 学会等名
      asm2012
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 年月日
      20120616-20120619
  • [学会発表] 枯草菌SigIによる定常期における細胞維持機構の解析

    • 著者名/発表者名
      朝井 計
    • 学会等名
      日本農芸化学会2013年度大会
    • 発表場所
      仙台市
  • [学会発表] 枯草菌における細胞壁テイコ酸修飾メカニズムの解明

    • 著者名/発表者名
      山本博規
    • 学会等名
      第7回日本ゲノム微生物学会年会
    • 発表場所
      長浜市
  • [学会発表] 細菌のシグマ因子の多様性の意義解明への遺伝学的アプローチ

    • 著者名/発表者名
      朝井 計
    • 学会等名
      日本遺伝学会第84回大会
    • 発表場所
      福岡市
  • [学会発表] Alternative sigma factor, SigI, rergulates the cell wall metabolism in concert with WalRK two-component regulatory system in Bacillus subtilis

    • 著者名/発表者名
      Kei Asai
    • 学会等名
      Asian and Oceanian Conference on transcription XII
    • 発表場所
      済州島、韓国
  • [学会発表] 枯草菌細胞壁溶解酵素阻害タンパク質IseAの立体構造解析:特徴的な阻害ループを持つ弓鋸型新奇構造の解明

    • 著者名/発表者名
      新井亮一
    • 学会等名
      平成24 年度グラム陽性菌ゲノム機能会議
    • 発表場所
      焼津市
  • [学会発表] 枯草菌細胞壁溶解酵素阻害タンパク質IseAの立体構造解析:特徴的な阻害ループを持つ弓鋸型新奇構造の解明

    • 著者名/発表者名
      新井亮一
    • 学会等名
      第50回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      名古屋市
  • [図書] Handbook of Proteolytic Enzymes2013

    • 著者名/発表者名
      Junichi Sekiguchi
    • 総ページ数
      4104
    • 出版者
      Academic Press
  • [図書] Escherichia coli and Bacillus subtilis: The Frontiers of Molecular Microbiology Revisited2013

    • 著者名/発表者名
      Junichi Sekiguchi
    • 総ページ数
      362
    • 出版者
      Research Signpost
  • [図書] 微生物を活用した新世代の有用物質生産技術2012

    • 著者名/発表者名
      関口順一
    • 総ページ数
      223
    • 出版者
      シーエムシー出版
  • [備考] 生物資源・環境科学課程 新井亮一助教ら 枯草菌の分裂を阻害するIseAタンパク質の構造解明

    • URL

      http://www.shinshu-u.ac.jp/faculty/textiles/news/2012/12/50284.html

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公開日: 2014-07-24  

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