大腸菌の定常期における死菌に特異的な溶菌の分子機構

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12660081
• Research Institution: Yamaguchi University
• Principal Investigator: 山田 守 山口大学, 農学部, 教授 (30174741)
• Keywords: 大腸菌の定常期細胞死 / 死菌の溶菌 / RpoEレギュロン / 制限修飾系

Research Abstract

大腸菌等の細菌は栄養豊富な培地で生育させると定常期初期に90%以上の細胞が急激に死ぬことが知られている。申請者はこの細胞死機構の解析過程で死菌の溶菌を促進する変異株を分離し、その解析から、この溶菌は未知のRpoE (o^E)レギュロンによって行われることを示唆した。本研究では定常期の死菌の溶菌に関与するRpoEレギュロンを明らかにし、死菌の溶菌の存在意義や生理的役割を明白にすることを目的として、平成13年度は以下の研究をすすめた。
1、死菌の溶菌に関わるRpoEレギュロンの検索:昨年度、RpoE発現の増加によって定常期特異的に死菌の溶菌が起こることを示した。そこで、溶菌時に発現の変動するタンパクを2次元電気泳動とTOF-MASSを組み合わせて検索した。その結果、従来からRpoEレギュロンとして知られている4個のタンパクに加えて、発現の高まった5個のタンパクと発現の低下した4個のタンパクを見出した。現在、RpoEの誘導発現系を構築し、これを用いて、RpoEレギュロンであるか否かをRT-PCRで検討している。2、RpoEによる異常なコロニー形態を抑制するサプレッサーの解析:昨年度分離したサプレッサーがHsdSのトランスポゾンによる破壊株であったことから、HsdSと関連するHsdRの破壊株およびHsdSの破壊株を作製して検討した。その結果、両破壊株では溶菌の抑制が起こるが、その抑制は比較的弱いものであった。従って、死菌の溶菌には制限修飾系に加えて別の経路が働くと考えられる。3、合成培地での細胞死や死菌の溶菌現象の再現:昨年度、窒素源枯渇による細胞死誘導や同条件下でのRpoEレギュロンによる溶菌を示した。そこで、詳細な検討をしたところ、rpoS変異によってこの細胞死が顕著になることや細胞死が起こり始めると窒素源を再添加しても細胞死を防ぐことができないこと(カスケードになっている)を見出した。現在、DNAマイクロアレイによって関連する遺伝子を検索している。4、細胞死や死菌の溶菌を抑制する変異株の分離:昨年度分離した変異株はそれぞれ抑制が弱いことが示されたので、遺伝子破壊や遺伝子発現誘導のできるトランスポゾンを用いて再分離を進めている。

Research Products

• [Publications] Takeshi Nitta: "Function of the o^E regulon in dead-cell lysis in stationary-phase Escherichia coli"J. Bacteriol. 182. 5237 (2000)
• [Publications] John A. Quan: "Regulation of carbon utilization by sulfer availability in Escherichia coli and Salmonella typhimurium"Microbiol. (in press).
• [Publications] Mamoru Yamada: "Characterization of the ves gene, which is expressed at a low temperature in Escherichia coli."J. Mol. Microbiol. Biotech.. (in press).