Search and functional analysis of maturation genes for syntrophic propionate oxidation using genomic information

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(1) ゲノム情報を基にした成熟化候補遺伝子の選抜：これまでに決定された微生物のゲノム情報を活用して、[NiFe]ヒドロゲナーゼ(HYD)を対象とした成熟化候補遺伝子の分析を試みた。ゲノムデータベースを活用して、HYDの活性サブユニットのホモログ遺伝子をもつゲノムにおける遺伝子クラスター解析を試み、活性サブユニットの進化系統とその成熟化に関わる遺伝子のクラスター群を分類して可視化できる可能性を示唆した。また、この結果から大腸菌はプロピオン酸酸化細菌のHYDを機能的に発現させるための遺伝子セットを有している可能性が示唆された。(2) 成熟化候補遺伝子群の機能解析：HYDの成熟化に関わる遺伝子のうち、新たにhypAとhypDをエンドペプチダーゼhyaDに加えて大腸菌で発現し、その機能補完能を解析した。残念なことに、これらのプロピオン酸酸化細菌のホモログは大腸菌の機能を補完しなかった。一方、エンドペプチダーゼ hyaD は、大腸菌のhyaDだけでなくhybDの機能も補完できることを示した。(3) 成熟化が必要な酵素の機能化解析について：酵素機能の成熟化について、SDHの解析を進めたところ、プロピオン酸酸化細菌のSDHは大腸菌で発現していないことが明らかとなったが、宿主株を変更することでサブユニットはそれぞれ発現可能であった。ただし、コハク酸酸化を担うサブユニットは発現させただけでは補酵素が結合しておらず、さらにin vitroでの補酵素の結合も見られないことを明らかにした。一方、プロピオン酸酸化細菌と近縁であるコリネ型細菌のSDHは、大腸菌で全サブユニットの同時発現により活性が見られることを明らかにした。