| 研究課題/領域番号 |
22380048
|
|---|
| 研究機関 | 東北大学 |
|---|
研究代表者 |
三井 久幸 東北大学, 生命科学研究科, 准教授 (40261466)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2010-04-01 – 2015-03-31
|
| キーワード | 共生 / 根粒菌 / シグマ因子 / ストレス応答 / 鉄硫黄タンパク質 / 窒素固定 |
|---|
| 研究概要 |
本研究は、根粒菌のマメ科植物との共生窒素固定系の成立を支える根粒菌側の機能解明に向け、Sinorhizobium melilotiのRpoH1制御下にある機能未知遺伝子SMc00302の産物の分子機能および細胞機能の解明を主要な目的とした。
SMc00302遺伝子の欠失変異が根粒菌の生育、および細胞内Fe/S酵素の活性に及ぼす影響を種々調べた結果、本遺伝子産物はストレス（鉄欠乏、高温、酸性pH）耐性、および広く細胞内Fe/Sタンパク質の成熟過程に重要な役割を果たしていることが判明した。更に、SMc00302遺伝子欠失変異株の生育不全のサプレッサー変異株の分離・解析より、包括的Fe制御因子RirAの欠損がSMc00302変異の影響をサプレスすることが判明した。以上より、(1) SMc00302は、Fe/Sタンパク質の生合成に必須ではなく、促進する役割を有すること、(2) 細胞内Feレベルが上昇すると、SMc00302の機能は不要になる一方、ストレス条件ではSMc00302の機能の重要性が増すこと、(3) ストレス応答の一環として、RpoH1は、SMc00302の発現制御を通じて細胞内Fe/Sタンパク質レベルを維持していること、等々考察した。本成果は、根粒菌の宿主植物との相互作用を含むストレス応答におけるFe/Sタンパク質の細胞レベルの維持の重要性を示すとともに、生物一般に存在する細胞内Fe/Sタンパク質生合成の分子機構の解明に貢献する重要な発見となった。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究の目的のもと、最重要の課題である「根粒菌Sinorhizobium melilotiの共生に必須のシグマ因子RpoH1の機能解明」において、現在までに、RpoH1の重要ターゲット遺伝子としてSMc00302の同定に成功し、更に、そのFe/Sタンパク質の成熟過程に重要な役割を見い出すに至っている。この成果は、細胞内Fe/Sタンパク質の適正な活性維持が、根粒菌のストレス応答および共生成立の成否の鍵であることを意味し、本研究期間内で期待される成果の根幹となり得るので、本研究課題は順調に進展していると自己評価した。
|
| 今後の研究の推進方策 |
現在までに得られた成果に基づき、今後（最終年度）の目標および計画は以下のとおりである。(1) 機能未知遺伝子SMc00302については、in vivoのFe/Sタンパク質生合成への関与の証明と、Fe/SクラスターマシナリーSUFシステムとの相互作用の解析を進める。具体的には、細胞の55Fe標識と免疫沈降・液シン分析を組み合わせた特定タンパク質に結合したFe/Sクラスターの定量、SMc00302による細胞内タンパク質のプルダウンとMSによる相互作用分子種の同定を行う。それによって、シグマ因子RpoH1を制御の起点として、その発現制御を受けるSMc00302遺伝子、更にその活性制御を受けるFe/Sクラスター生合成マシナリーSUFまでのシグナルの流れと制御の分子機構の包括的解明を目指す。
その他、M. lotiのcep遺伝子については、その変異の影響をサプレスする二成分制御系について、RNAseqにより制御下にある遺伝子の網羅的同定と、それによる機能推定を完了させる。また、S. melilotiのRpoH1の制御を受ける、SMc00302遺伝子以外の新たな鍵ターゲット遺伝子の探索も実施し、RpoH1レギュロンの役割の全貌の理解につなげる。
|
