リグニン分解菌のプロトカテク酸メタ開裂系酵素遺伝子群の構造・機能・転写制御

木质素降解菌原儿茶酸元切割酶基因的结构、功能和转录调控

• 批准号: 00J02068
• 负责人: 原 啓文
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: Nagaoka University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-00J02068/
• 关键词: Sphingomonas; リグニン; プロトカテク酸; メタ開裂経路; LysR-type転写アクチベーター; オペロン構造

Sphingomonas paucimobilis SYK-6株は、複雑な構造を持つリグニン二量体化合物をバニリン酸およびシリンガ酸へと分解し、さらにPCAメタ(4,5-)開裂経路によって代謝する。本研究では遺伝学的・生化学的な知見がない重要なリグニン分解下流経路であるPCA4,5-開裂経路の全容解明を目的とした。昨年度までの研究で、SYK-6株のPCA4,5-開裂経路に関わるすべての酵素遺伝子を明らかにした。本年度は、PCA4,5-開裂系酵素遺伝子群の制御タンパク質・ligRの一次構造を明らかにするとともに、そのオペロン構造とプロモーター領域の特定を行い、LigRの機能を推定した。全PCA4,5-開裂系酵素遺伝子(ligJABC, ligIK)を含む10.5-kb EcoRI断片中のLysR-type転写アクチベーターと相同性を持つ領域の一次配列を決定したところ、1,179bpのオープンリーディングフレームを見いだしligRと命名した。ligR破壊株を構築しバニリン酸およびシリンガ酸での生育を調べたところ、野生株と比べて生育速度の遅れが見られたことから、LigRはPCA4,5-開裂系酵素遺伝子群を正に制御していることが示唆された。また、SYK-6株の全RNAを単離しRT-RCRを行ったところ、SYK-6株のPCA4,5-開裂系酵素遺伝子群はligK-orf1-ligI-lsdAオペロン、ligJABオペロンおよびモノシストロニックなligR、ligCから構成されていることが明らかとなり、それぞれの転写単位上流にプロモーター領域が存在していることを確認した。大腸菌組換え体で高発現させたLigRの精製を行い、ゲルシフトアッセイを試みた結果、LigRがP_<ligR>に結合したことから、LigRがP_<ligK>の転写活性化を担っていることが示唆された。一方、LigRはP_<ligJ>およびP_<ligC>に結合しなかったことから、LigRはこれらのプロモーターの活性化には関与していないことが示唆された。

Sphingomonas paucimobilis SYK-6 strain has a complex structure, which is characterized by the decomposition and metabolism of dimeric compounds in the (4,5-) cleavage pathway. This study is aimed at understanding the biological and biochemical aspects of the decomposition of the downstream pathway and the full resolution of the PCA 4,5-cleavage pathway. In the past year's research, SYK-6 strain PCA 4,5-cleavage pathway related to the enzyme gene has been identified. This year, the primary structure of PCA4,5-cleavage enzyme subgroup was clarified, and the function of LigR was estimated. The total PCA4,5-cleavage enzyme gene (ligJABC, ligIK) contains a 10.5-kb EcoRI fragment containing a LysR-type fragment. The identity of the fragment is determined by the primary alignment of the domain. LigR is a plant that is constructed to regulate the growth rate of wild plants. LigR is a PCA 4,5-cleavage enzyme. The total RNA of SYK-6 strain was isolated from RT-RCR and SYK-6 strain PCA4,5-cleavage enzyme gene subgroup was identified as ligK-orf1-ligI-lsdA, ligJAB, ligR, ligC. The high level of LigR production in E. coli cells, the high level of LigR production in E. coli cells, and the high level of <ligR>LigR production in E. coli cells<ligK>. A party, LigR, P<ligJ>_<ligC>P

项目成果

Hirofumi Hara: "Characterization of the 4-carboxy-4-hydroxy-2-oxoadipate aldolase gene and operon structure of the protocatechuate 4,5-cleavage pathway genes in Sphingomonas paucimobilis SYK-6"Journal of Bacteriology. Vol.185,No1. 41-50 (2003)

Hirofumi Hara：“少动鞘氨醇单胞菌 SYK-6 中 4-羧基-4-羟基-2-氧代己二酸醛缩酶基因和原儿茶酸 4,5-裂解途径基因的操纵子结构的表征”《细菌学杂志》。