環境変化に対する細胞の適応応答の研究ー大腸菌リン酸レギュロンの調節機構ー

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 63440087
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 中田 篤男 大阪大学, 微生物病研究所, 教授 (80029769)
• 研究分担者: 雨村 光子 大阪大学, 微生物病研究所, 教務職員 (80159467) ; 牧野 耕三 大阪大学, 微生物病研究所, 助手 (20181620) ; 品川 日出夫 大阪大学, 微生物病研究所, 助教授 (40029799)
• キーワード: 大腸菌 / リン酸レギュロン / 遺伝子発現 / ugpオペロン / cAMP / CRP複合体 / phnオペロン / 炭素・リン・リア-ゼ / 結合蛋白質依存性能動輸送系

研究概要

本研究は、生物が環境の変化を感知して、そのシグナルを細胞質中で伝達し、一達の遺伝子群の発現調節を行なう機構と、それらの遺伝子の機能を解析して環境変化に対する応答班応を分子レベルで解明することを目的としている。具体的には、大腸菌のリン酸レギュロン遺伝子群の発現調節機構と、それらの遺伝子産物の役割の解析を目指している。
本年度は、(1)ugpオペロン(snーグリセロ-ル3ーリン酸の能動輸送系をコ-ド)に2個のプロモ-タ-が存在し、その1個はリン酸レギュロンに特異的に働くPhoB/PhoR蛋白質によって発現調節を受け、他の1個はcAMP/CRP複合体によって発現が促進されることを証明した。また、(2)phnオペロン[ホスホネ-ト(リン化合物の一つ)の能動輸送系と、それを直接分解する炭素・リン・リア-ゼをコ-ド]の解析を行った。このオペロンは大腸菌B株では機能している(ホスホネ-トを唯一のリン原として利用できる)が、Kー12株では機能していない。Kー12株のphnオペロンの塩基配列を決定(約12kb)してB株と比較し二つの相違点を見つけた。(a)B株のphnオペロンは16個のシストロンを含むと報告されているが、Kー12株では14個のシストロンが見られた。転写開始点を解析し、Kー12株の14個のシストロン(B株の第3シストロン以下)が本来のphnオペロンであることを証明した。これによりB株の同オペロンも我々の結果のように訂正された。また、(b)Kー12株のphnE遺伝子内に8塩基配列が3回繰り返した領域があり、同じ領域にB株では2回の繰り返しが見られた。Kー12株から復帰突然変異株を分離して調べた結果、phnE遺伝子内の8塩基対の繰り返し配列がB株と同じ2回の繰り返しとなっており、Kー12株の3回の繰り返しがphnオペロンが機能をもたない原因でると結論した。さらに、(3)新しいリン酸レギュロン遺伝子としてphoKを同定した。この遺伝子はATP結合ドメインをもっている。

研究成果

• [文献書誌] Kasahara,M.,,K.Makino,,M.Amemura,,A.Nakata,,and H.Shinagawa: "Dual regulation of the ugp operon by phosphate and carbon starvation at two iternspaced promoter." Journal of Bacteriology. 173. 549-558 (1991)
• [文献書誌] Makino,K.,,S.ーK.Kim,,H.Shinagawa,,M.Amemura,,and A.Nakata: "Molecular analysis of the cryptic and functional phn operons for phosphonate use in Escherichia colikー12" Journal of Bacteriology. 173. 2662-2672 (1991)
• [文献書誌] Kasahara,M.,,A.Nakata,,and H.Shinawaga: "Molecular analysis of the Salmonella typhimurium phoN gene,which encodes nonspecific acid phosphatase." Journal of Bactriology. 173. 6760-6765 (1991)
• [文献書誌] Kasahara,M.,,A.Nakata,,and H.Shinagawa: "Molecular analysis of the Escherichia coli phoPーphoQ operon." Journal of Bacteriology. 174. 486-491 (1992)