Molecular interactome on the regulation of lanthanide-dependent methylotrophy

分子相互作用组对镧系元素依赖性甲基营养调节的影响

• 批准号: 21H02105
• 负责人: 谷 明生
• 金额: $ 11.48万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H02105/
• 关键词: Methylotroph; Methylobacterium; Methanol dehydrogenase; lanthanide; ランタノイド; メタノール代謝; Lanthanide; methylotroph; Methylotrophy; Interactome

Methylobacterium属細菌は植物葉上の主要な共生細菌である。植物が放出するメタノールをメタノール脱水素酵素(MDH)で酸化して利用する。MDHにはカルシウム依存のMxaFとランタノイド(Ln)依存のXoxFの二種類が存在する。XoxFはLn存在下でのみ発現し活性化する、生物学上初めて見つかったLn依存酵素である。XoxFは幅広いグラム陰性細菌ゲノムにコードされ、メタノール資化能を付与することから、Lnは微生物における“見過ごされてきた重要元素”である。本属細菌においてLnに依存した遺伝子発現調節機構に関する遺伝学的情報は蓄積してきている。しかし、それら分子が生体内でどのように機能しているかという情報は断片的である。本研究では本属細菌をモデルとして、Lnの細胞内への取り込みからメタノール代謝系の遺伝子発現に至る過程について、それらの系を構成する分子間の相互作用に注目してtwo-hybrid法や近接標識法等を用いて解析し、機能未知な分子を含めた各分子の代謝系における位置・役割を特定し、メタノール代謝系のLnによる制御分子機構を明らかにすることを目的としている。MxaFの発現に必須である二成分制御系MxbDMの遺伝子欠失株から生育復帰変異株が得られ、そのゲノムリシーケンスによりMxaFのプロモーター部分に複数パターンの変異が見つかった。これらの変異が存在することでMxaFの発現が二成分系に非依存となる。またMxbMタンパク質を大腸菌で発現させ、精製し、MxaFプロモーターの一部分に結合することをゲルシフト法で示した。Mxaオペロンに存在するMxaBという制御タンパク質、並びにMxbDM発現に必要とされる別の二成分制御系であるMxcQEの遺伝子欠失株の生育特性やそれぞれにおけるMDH遺伝子発現をプロモーターレポーター系で全て測定した。

Methylobacter is the main symbiotic bacteria on plant leaves. The plant releases the enzyme MDH and uses it as an acid. MDH has two types of XoxF that depend on MxaF and Ln. XoxF is activated in the presence of Ln, a biologically novel Ln-dependent enzyme. XoxF is the most important microorganism in the world. This genus of bacteria is dependent on genetic information about the regulatory mechanism for gene development and accumulation. The function of molecules in vivo is to fragment information. In this study, we focused on the molecular interactions in the process of gene development and gene composition of the metabolic system of bacteria belonging to this genus, the two-hybrid method and proximity labeling method, etc., and analyzed the molecular structure of metabolic system with unknown function. The molecular mechanism of the metabolic system The development of MxaF requires a two-component system to control the development of MxbDM. The occurrence of MxaF is a binary system that is independent of each other. MxbM is a part of Escherichia coli, which is produced, refined and combined with other bacteria. MxaB and MxbDM are essential for the development of MxaB and MxcQE, and other two-component control systems are necessary for the development of MxbDM.

项目成果

Comparative genomic analysis of the pink pigmented facultative methylotrophs (PPFMs)

粉红色兼性甲基营养菌 (PPFM) 的比较基因组分析

• 发表时间: 2021
• 作者: Ola Alessa;Yoshitoshi Ogura;Yoshiko Fujitani;Hideto Takami;Tetsuya Hayashi;Akio Tani
• 通讯作者: Akio Tani

植物共生メチロトローフ細菌 Methylorubrum extorquens AM1 のメタノールデヒドロゲナーゼアイソザイムの発現制御に関わる二成分制御系の解析

植物共生甲基营养菌 AM1 中甲醇脱氢酶同工酶表达的双组分调控系统分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 盧 梁凝;高島 綾;杉山 京佳;水口 千穂;岡田 憲典;野尻 秀昭;田中克典;高橋莉史，矢野嵩典，谷明生，中川智行，三井亮司
• 通讯作者: 高橋莉史，矢野嵩典，谷明生，中川智行，三井亮司

ランタノイド依存型C1細菌の植物共生と生育促進技術への応用

稀土依赖C1菌在植物共生促生技术中的应用

• 发表时间: 2022
• 作者: 久田健司;野村颯人;根本侑知;水野洸介;三井亮司;谷明生;井口博之;清水将文;島田昌也;中川智行
• 通讯作者: 中川智行

メチロバクテリウムがシロイヌナズナの形質に及ぼす影響とその共生作用

甲基杆菌对拟南芥性状的影响及其共生效应

• 发表时间: 2021
• 作者: 野﨑翔平;光田展隆;坂本真吾;山上あゆみ;徐玉群;Bui Thi Bao Chau;寺田透;三浦謙治;中野雄司;田之倉優;宮川拓也;井内敦子,飯野隆夫,朝比奈雅志,谷明生,成川(奈良)恵,市橋泰範,大熊盛也,安部洋,小林正智
• 通讯作者: 井内敦子,飯野隆夫,朝比奈雅志,谷明生,成川(奈良)恵,市橋泰範,大熊盛也,安部洋,小林正智

Methylobacterium sp. OR01株におけるメタノール走化性に関わるMCPタンパク質の同定

甲基杆菌 OR01 菌株中参与甲醇趋化作用的 MCP 蛋白的鉴定

• 发表时间: 2022
• 作者: 加地奏絵;川端和弥;片山志織;谷明生;由里本博也;阪井康能
• 通讯作者: 阪井康能