リグニン分解系・プロトカテク酸メタ開裂経路の遺伝子・酵素群の全容解明

完整阐明木质素分解系统和原儿茶酸元裂解途径的基因和酶

• 批准号: 11760057
• 负责人: 政井 英司
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Nagaoka University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11760057/
• 关键词: リグニン; プロトカテク酸; バニリン酸; シリンガ酸; メタ開裂経路; 分解酵素遺伝子; Sphingomonas

Sphingomonas paucimobilis SYK-6株は様々なリグニン二量体化合物をバニリン酸、プロトカテク酸(PCA)に分解し、さらに生じたPCAをPCA4,5-開裂経路によって代謝する。本研究では遺伝学的な知見のない主要な芳香環メタ開裂経路であるPCA4,5-開裂系の全容解明を目的とした。昨年度、4-carboxy-2-hydroxymuconate-6-semialdehyde(CHMS)dehydrogenase(ligC)と4-oxalomesaconate hydratase(ligJ)の両遺伝子の一次構造、遺伝子産物の機能を明らかにした。本年度はリグニン分解におけるligCの役割とPCA4,5-開裂経路の最終段階を担う4-carboxy-4-hydroxy-2-oxoadipate(CHA)aldolase遺伝子(ligK)の一次構造、遺伝子産物の諸性質を調べ、PCA4,5-開裂系酵素遺伝子群の全ての構造と機能を明らかにした。ligKは684bpの読み枠からなり、ligIの上流に同じ転写方向で存在した。この結果からPCA4,5-開裂系はligJABCとligK-ligIの2つの逆向きの転写単位から構成されると考えられた。大腸菌で高発現させたLigKを単一に精製し酵素学的諸性質を明らかにした。LigKは150kDaのホモ6量体と推定され、CHAに対するK_mは11.2μM、V_<max>は265U/mgであった。ligCはバニリン酸の代謝に必須であることが示された。しかしligC破壊株はLigC活性以外にPCA4,5-dioxygenase(LigAB)活性も失っていた。一方、2-pyrone-4,6-dicarboxylate(PDC)hydrolase遺伝子(ligI)の破壊株がLigAB活性を有することからLigC反応産物のPDCがligAB発現の誘導物質であることが示唆された。

Sphingomonas paucimobilis SYK-6 strain is responsible for the decomposition and metabolism of two quantitative compounds in the PCA 4,5-cleavage pathway. This study is aimed at understanding the main aromatic ring cleavage pathway and understanding the total content of PCA 4,5-cleavage system. The first structure and function of 4-carboxy-2-hydroxylate-6-semialdehyde(CHMS)dehydrogenase(ligC) and 4-oxalomesonate hydratase(ligJ) have been clarified. This year, the primary structure and properties of ligK and PCA 4,5-cleavage enzyme subunits of 4-carboxy-4-hydroxy-2-oxoadipate(CHA)aldolase gene have been adjusted, and the structure and function of PCA 4,5-cleavage enzyme subunits have been clarified. LigK is 684bp in length and ligI in the same direction. The results show that PCA4,5-crack system is composed of ligJABC and ligK-ligI. Coliform bacteria are highly developed and the properties of enzymes are clearly defined. Ligand K is 150kDa and V <max>is 265U/mg. The metabolism of ligC must be carried out. In addition to LigC activity, PCA 4,5-dioxygenase(LigAB) activity was also lost. LigAB activity of ligI was detected by a single, 2-pyrone-4,6-dicarboxylate(PDC)hydrolase. LigAB production was induced by PDC produced by ligI.

项目成果

Eiji Masai: "Genetic and biochemical characterization of 4-carboxy-2-hydroxymuconate-6-semialdehyde dehydrogenase and its role in the protecatechuate 4,5-cleavage pathway in Sphingomonas paucimobilis SYK-6"Journal of Bacteriology. 182・23. 6651-6658 (2000)

Eiji Masai：“4-羧基-2-羟基粘康酸-6-半醛脱氢酶的遗传和生化特征及其在鞘氨醇单胞菌 SYK-6 中原儿茶酸 4,5-裂解途径中的作用”细菌学杂志 182・23。 6658 (2000)

Hirofumi Hara: "The 4-oxalomesaconate hydratase gene, involved in the protocatechuate 4,5-cleavage pathway, is essential to vanillate and syringate degradation in Sphingomonas paucimobilis SYK-6"Journal of Bacteriology. 182・24. 6950-6957 (2000)

Hirofumi Hara：“参与原儿茶酸 4,5-裂解途径的 4-草酰中康酸水合酶基因对于少动鞘氨醇单胞菌 SYK-6 中的香草酸和注射液降解至关重要”《细菌学杂志》182·24 (2000)。