超好熱菌低温ショックシャペロンの作用機序

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23580121
• 研究機関: 関西学院大学
• 研究代表者: 藤原 伸介 関西学院大学, 理工学部, 教授 (90263219)
• キーワード: アーキア / 超好熱菌 / 低温ショック / シャペロン

研究概要

本研究では超好熱菌Thermococcus kodakarensisの低温誘導遺伝子について発現制御機構の解明を目指して研究を行っている。昨年度までの研究から低温誘導型RNAヘリカーゼ（TK0306）の制御領域はSD配列から開始コドンまでに存在するAまたはTに富む連続配列であることが明らかになった。超好熱性アーキアの転写はTTTTTTTT配列のところで終結する。TK0306遺伝子の制御領域ではAまたはTに富む連続配列が、SD配列に近接する場合は、温度に依存して転写終結の効率が変わると考えられた。この領域では、温度が高くなるにつれてmRNAは鋳型DNAから遊離しやすくなると予想される。TK0306遺伝子の発現調節は、mRNAの外れる効率、つまり転写終結効率の違いでなされていると考えられる。また、低温誘導が認められている遺伝子のいくつかはSD配列から開始コドンまでにAまたはTに富む配列が存在している。低温誘導型分子シャペロニンであるcpkA遺伝子上流にもこの配列が存在していた。その一方でこの配列を持たない低温誘導遺伝子も存在している。そこで温度特異的に発現している因子の関与を検討した。T.kodakarensisには2種類のTFBが存在し、そのうちのひとつは温度特異的に発現量が変動する。これらが低温誘導に関与しているかを遺伝子破壊行うことで検討したところ、いずれの遺伝子も低温誘導には関与していなかった。また本菌は温度依存的に細胞内のポリアミン組成を変動させ、生育温度が高くなるに連れて分岐鎖ポリアミンの細胞内含量が高くなる。分岐鎖ポリアミンを合成する遺伝子（TK1691）を特定し、その破壊株の生育温度を調べたところ、高温での生育が消失した。この結果は生物が低温への適応を獲得する段階で分岐鎖ポリアミンの生合成経路を欠落していったことを予想させる。

研究成果

• [雑誌論文] 超好熱性アーキアの低温誘導性遺伝子に見出された新しい調節配列 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤原伸介
  • 雑誌名: 化学と生物 巻: (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Different roles of two transcription factor B proteins in the hyperthermophilic archaeon Thermococcus kodakarensis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hidese, R., Nishikawa, R., Gao, L., Katano, M., Imai,T. Kato, S., Kanai, T., Atomi,H., Imanaka,T., Fujiwara,S.
  • 雑誌名: Extremophiles 巻: 18 ページ: 573-588
  • DOI: 10. 1007/s00792-014-0638-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of a novel aminopropyltransferase involved in the synthesis of branched-chain polyamines in hyperthermophiles. (2014)
  • 著者名/発表者名: Okada K, Hidese R, Fukuda W, Niitsu M, Takao K, Horai Y, Umezawa N, Higuchi T, Oshima T, Yoshikawa Y, Imanaka T, Fujiwara S
  • 雑誌名: J.Bacteriol. 巻: 196 ページ: 1866-1876
  • DOI: 10.1128/JB.01515-14
  • 査読あり
• [雑誌論文] 耐熱性タンパク質を利用したビスフェノールAの吸着 (2014)
  • 著者名/発表者名: 秀瀬涼太、今岡進、藤原伸介
  • 雑誌名: ケミカルエンジニヤリング 巻: 59 ページ: 17-21
• [雑誌論文] Importance and determinants of induction of cold-induced DEAD RNA helicase in the hyperthermophilic archaeon Thermococcus kodakarensis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nagaoka, E., Hidese, R., Imanaka,T., and Fujiwara, S.
  • 雑誌名: J.Bacteriol. 巻: 195 ページ: 3442-3450
  • DOI: 10.1128/JB.00332-13.
  • 査読あり
• [学会発表] 長鎖・分岐型ポリアミン添加による高温下での無細胞翻訳系の高効率化
  • 著者名/発表者名: 井上 貴央, 秀瀬 涼太, 岡田 和真, 福田 青郎, 今中 忠行, 藤原 伸介.
  • 学会等名: 第65回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 広島国際会議場
• [学会発表] 耐熱性 Protein Disulfide Isomerase を用いた効率的なビスフェノールAの回収
  • 著者名/発表者名: 秀瀬 涼太, Alshehri Amira, 今岡 進, 藤原 伸介.
  • 学会等名: 第65回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 広島国際会議場
• [学会発表] 超好熱菌の長鎖・分岐型ポリアミンの翻訳促進効果
  • 著者名/発表者名: 井上 貴央, 岡田 和真, 秀瀬 涼太, 今中 忠行, 藤原 伸介.
  • 学会等名: 日本農芸化学会2014年度大会
  • 発表場所: 明治大学
• [学会発表] 超好熱菌の分岐鎖ポリアミン合成酵素の役割
  • 著者名/発表者名: 岡田 和真, 秀瀬 涼太, 今中 忠行, 藤原 伸介.
  • 学会等名: 日本農芸化学会2014年度大会
  • 発表場所: 明治大学
• [学会発表] 安定性の異なる trpC 遺伝子の置換が超好熱菌の生育に及ぼす影響
  • 著者名/発表者名: 三浦 歌織, 藤原 綾子, 秀瀬 涼太, 今中 忠行, 藤原 伸介.
  • 学会等名: 日本農芸化学会2014年度大会
  • 発表場所: 明治大学
• [図書] Long-chain and branched polyamines in thermophilic microbes. In T. Kusano and H.Suzuki (ed.), Polyamines, a universal molecular nexus for growth, survival and specialised metabolism (2014)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, W., Hidese, R., and Fujiwara,S.
  • 総ページ数: 印刷中
  • 出版者: Springer Co.Ltd., New York
• [図書] Protein synthesis and polyamines in thermophiles: Effect of polyamines on nucleic acid maintenance and gene expression. In T. Kusano and H.Suzuki (ed.), Polyamines, a universal molecular nexus for growth, survival and specialised metabolism (2014)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara,S., Hidese, R., and Fukuda, W.
  • 総ページ数: 印刷中
  • 出版者: Springer Co.Ltd., New York
• [備考] 太古の地球の生き証人～原始生命は超好熱菌？～
  • URL: http://www.kwansei.ac.jp/pr/pr_000870.html
• [備考] 藤原研究室ホームページ
  • URL: http://sci-tech.ksc.kwansei.ac.jp/~fujiwara/