糸状性シアノバクテリアの滑走運動と光応答機構の分子生物学的研究

丝状蓝细菌滑行运动及光响应机制的分子生物学研究

• 批准号: 03J10594
• 负责人: 吉原 静恵
• 金额: $ 0.7万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J10594/
• 关键词: シアノバクテリア; 走行性; フィトクロム

シアノバクテリアSynechocystis sp.PCC6803は、線毛構造によって固体表面上を運動し、走光性を示す。私は、正の走光性(positive phototaxis)の調節には、Cheタンパク質などのべん毛運動調節因子や受容体に相同性を示すpixG,-H,-I,-J1,-J2,-L遺伝子群がかかわることをすでに報告した。受容体PixJ1は、植物の光受容体フィトクロムの色素結合領域に似た領域をあわせ持つことから、正の走光性の光受容体と考えられた。本研究では、PixJ1が光受容体である可能性を確かめるために、pixJ1遺伝子産物をヒスチジンタグ融合タンパク質(His-PixJ1)としてSynechocystisで発現させ、単離し、生化学的解析をおこなった。SDS-PAGEゲル内でHis-PixJ1は蛍光を発し、その強度は亜鉛イオンによって増加した。このことは、His-PixJ1がSynechocystisの細胞内でフィトクロムと同様に開環テトラピロールを共有結合していることを示している。さらに、His-PixJ1は青色光(最大吸収435nm)と緑色光(最大吸収535nm)による光変換を示した。既知のフィトクロムは赤色光(650-700nm)/遠赤色光(700-750)の光変換を示すことが知られていることから、PixJ1は新規の色素を結合する光受容体であることを明らかにした。PixJ1が結合する色素を同定するために、Synechocystisのゲノムが持つ開環テトラピロールの合成にかかわる遺伝子を探索した結果、ビリルビン(最大吸収460nm)が色素として結合する可能性が示唆されたビリルビン合成酵素(ビリベルヂン還元酵素)は動物のヘム代謝系にかかわることが知られているが、植物やシアノバクテリアではその機能は知られていない。ビリルビンがPixJ1に結合しているかを調べるために、His-PixJ1発現株を親株として、ビリベルヂン還元酵素をコードする遺伝子を破壊した。現在、この破壊株からHis-PixJ1タンパク質を単離して吸収スペクトルの測定を試みている。

蓝细菌合成细胞杆菌sp。 PCC6803通过纤毛结构在固体表面上移动，并表现出光性特性。我已经报道说，PIXG，-h，-i，-j1，-j2，-l基因与鞭毛运动调节剂（例如CHE蛋白和受体）具有同源性，参与了阳性光的调节。受体PIXJ1被认为是阳性光疗法光感受器，因为它的区域与植物光感受器植物色素的色素结合区域相似。在这项研究中，为了证实PIXJ1是一种感光器，PIXJ1基因产物表示为组氨酸标记的融合蛋白（His-PixJ1），分离和生化分析。 SDS-PAGE凝胶中的His-Pixj1荧光，锌离子的强度增加。这表明HIS-PIXJ1共价结合了与植物色素类似的一抗细胞细胞中的环环四吡咯。此外，His-Pixj1通过蓝光（最大吸收435 nm）和绿光（最大吸收535 nm）表现出光转化。已知已知的植物色素表现出红光（650-700nm）/远红光（700-750）的光转换，表明PIXJ1是结合新型染料的光感受器。为了识别PixJ1结合的色素，我们搜索了与合成细胞藻基因组合成的基因，并建议胆红素（最大吸收460 nm）可以作为染料结合。已知胆红素合酶（二贝林还原酶）参与动物的血红素代谢系统，但其功能在植物和蓝细菌中尚不清楚。为了确定胆红素是否与PIXJ1结合，使用Hiss-PixJ1表示菌株作为母菌株，将编码双贝丁还原酶的基因破坏。当前，我们正在尝试将His-PixJ1蛋白从这种破坏菌株中分离出来，并测量吸收光谱。