Regulatory mechanism of transcriptional regulator involved in the production of branched-chain amino acids in acetic acid bacteria

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酢酸菌Komagataeibacter europaeusは高いエタノール酸化能力および酢酸耐性を有し、食酢の工業生産に利用されている。酢酸菌によるエタノール酸化および酢酸の産生に伴い、細胞外および細胞内のpHは低下する。モデル微生物である大腸菌Escherichia coliに着目すると、細胞内外のpHはともに中性付近で維持されている。このような細胞内pH環境の違いを踏まえると、酢酸菌の細胞内タンパク質は低pH環境下でも十分な機能を発揮するものと考えられる。転写因子Lrp(Leucine rensponsive regulatory protein)はバクテリアおよびアーキアにおいて広く保存されており、E. coliにおけるLrpオルソログ、EcLrpはアミノ酸代謝系を包括的に制御する因子として知られている。K. europaeusにおいてもLrpオルソログ(KeLrp)が存在しているが、その標的遺伝子や制御機構に関しては不明であった。これらを踏まえ、本研究ではE. coliおよびK. europaeusにおけるLrpオルソログ(EcLrpおよびKeLrp)に着目し、これらの標的遺伝子に対する結合親和性の解析を行った。また、K. europaeusにおいてKelrp破壊株を作出し、野生株および破壊株を用いたトランスクリプトーム解析を実施することで、KeLrpによる遺伝子発現制御機構を推定した。一連の解析から、細胞内pHがエタノール酸化に伴い低下する酢酸菌において、KeLrpは細胞内でpHセンサーとして機能し、アミノ酸代謝に加え酢酸資化および電子伝達系といった、本菌が酢酸酸性下で生存するために必要不可欠な代謝を包括的に調節する中心的な転写因子であることが示唆された。