バクテリア光受容体の多様性とその機能解明

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25450113
• 研究機関: 日本大学
• 研究代表者: 高野 英晃 日本大学, 生物資源科学部, 講師 (50385994)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 光センサー / カロテノイド / LitR / 放線菌

研究実績の概要

LitRは広範な非光合成細菌ゲノムにコードされているMerR型レギュレーターであり、Ｃ末端ドメインに結合するアンテナ分子を利用して光を感知する新しいタイプの光センサー型レギュレーターである。ビタミンB12を光アンテナとするClass IのLitRタンパク質(Thermus thermophilus由来)において、132番目のHis残基がB12との相互作用に関与すること、また光依存的な機能変換において重要な役割を果たすことを明らかにした。Pseudomonas属細菌に由来するClass II LitRについてはLOV型光受容体を介した新しい光受容メカニズムの生化学的な証明に成功した。さらに、Chromobacterium属細菌由来のTetR型およびCorynebacterium属細菌のMarR型レギュレーを介した光応答機構については、遺伝学的な解析により中心的な光応答性レギュレーターであることを明らかにした。その一方で光アンテナ機能を司る低分子化合物の同定には至らなかった。
光によって誘発される微生物の新機能発見を目的とした探索を進めた。それにより、光応答性カロテノイド生産を示す酢酸菌、Gordonia属細菌の光誘導性遺伝子の同定、光トキシン耐性細菌および耐性遺伝子の同定、Pseudomonas属細菌の光依存的なマイクロコロニーの離散に関わる蛋白質因子の同定などに成功した。以上の研究を通じて、非光合成細菌の光感知機構にあたらしい知見をもたらしたとともに、ユニークな光応答現象の発見ならびにその分子メカニズムの一旦を解明した。

研究成果

• [雑誌論文] Nitrogen oxide cycle regulates nitric oxide levels and bacterial cell signaling. (2016)
  • 著者名/発表者名: Sasaki Y, Oguchi H, Kobayashi T, Kusama S, Sugiura R, Moriya K, Hirata T, Yukioka Y, Takaya N, Yajima S, Ito S, Okada K, Ohsawa K, Ikeda H, Takano H, Ueda K, Shoun H
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: In press ページ: In press
  • DOI: 10.1038/srep22038
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The regulatory mechanism underlying light-inducible production of carotenoids in nonphototrophic bacteria (2016)
  • 著者名/発表者名: Hideaki Takano
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 巻: In press ページ: In press
  • DOI: 10.1080/09168451.2016.1156478
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Streptomyces metabolites in divergent microbial interactions (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Takano, T. Nishiyama, S. Amano, T. Beppu, M. Kobayashi, K. Ueda
  • 雑誌名: Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology 巻: 43 ページ: 143-148
  • DOI: 10.1007/s10295-015-1680-z
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Role and Function of LitR, an Adenosyl B12-Bound Light-Sensitive Regulator of Bacillus megaterium QM B1551, in Regulation of Carotenoid Production (2015)
  • 著者名/発表者名: Hideaki Takano, Kou Mise, Kenta Hagiwara, Naoya Hirata, Shoko Watanabe, Minami Toriyabe, Hatsumi Shiratori-Takano, Kenji Ueda
  • 雑誌名: Journal of Bacteriology 巻: 197 ページ: 2301-2315
  • DOI: 10.1128/JB.02528-14
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Fundamental role of cobalamin biosynthesis in the developmental growth of Streptomyces coelicolor A3(2) (2015)
  • 著者名/発表者名: Hideaki Takano, Kenta Hagiwara, and Kenji Ueda
  • 雑誌名: Applied Microbiology and Biotechnology 巻: 99 ページ: 2329-2337
  • DOI: 10.1007/s00253-014-6325-z
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Pseudomonas属細菌の細胞離散に関与する因子の同定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 土田 大暁、鈴木 誉士、上田 賢志、高野 英晃
  • 学会等名: 日本農芸化学会2016年度大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道札幌）
  • 年月日: 2016-03-29
• [学会発表] Class III LitRを有するBurkholderia属細菌の光応答制御メカニズムの解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 角 悟、上田 賢志、高野 英晃
  • 学会等名: 第10回日本ゲノム微生物学会年会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京都目黒区）
  • 年月日: 2016-03-04
• [学会発表] 一般細菌が示す多様な環境応答の分子メカニズムに関する研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高野英晃
  • 学会等名: 2015年度第二回日本農芸化学会関東支部例会
  • 発表場所: 東京大学農学部弥生講堂（東京都文京区）
  • 年月日: 2015-12-12
  • 招待講演
• [学会発表] 光センサー型転写調節蛋白質LitRの機能に関与するアミノ酸残基の同定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 見世 光、丸山 貴史、萩原 健太、上田 賢志、高野 英晃
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] 微生物機能を誘発する環境因子群とその作用機構に関する研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高野 英晃
  • 学会等名: 平成27年度(第14回)日本農学進歩賞受賞講演会
  • 発表場所: 東京大学農学部弥生講堂（東京都文京区）
  • 年月日: 2015-11-27
  • 招待講演
• [学会発表] Pseudomonas属細菌における青色光感知メカニズムの解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小林暢、上田賢志、高野英晃
  • 学会等名: 第14回微生物研究会
  • 発表場所: 明治大学生田キャンパス（神奈川県川崎市）
  • 年月日: 2015-10-31
• [学会発表] LitR, a MarR-family transcriptional regulator of Bacillus megaterium: its role and function in the light-inducible carotenoid production. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hideaki Takano, Kou Mise, Kenta Hagiwara, Naoya Hirata, and Kenji Ueda
  • 学会等名: ASM2015(115th General Meeting of the American Society for Microbiology)
  • 発表場所: New Orleans Ernest N. Morial Convention Center（米国）
  • 年月日: 2015-06-01
• [備考] 日本大学生物資源科学部応用生物科学科生命工学研究室
  • URL: http://hp.brs.nihon-u.ac.jp/~ueda/lab/