キシラン分解細菌の基質分解システムにおける菌体表層キシラナーゼの機能解明

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本研究は、3つのキシラナーゼ遺伝子を持つキシラン分解細菌Paenibacillus sp. W-61のキシラン分解・資化機構におけるキシラナーゼ(Xyn5)の役割を解明することを目的とした。本年度は菌体表層に結合しているXyn5が、xyn5自身および他のキシラナーゼ遺伝子の発現誘導物質となるキシロオリゴ糖の供給に重要な役割を果たしていることを明らかにし、Journal of Bacteriologyに発表した。これまで菌体表層に結合したキシラナーゼは、基質を菌体表層付近で効率よく分解するための装置であることが示唆されていた。本研究により、菌体表層キシラナーゼは本菌の産生する他のキシラナーゼ遺伝子の誘導物質を生産するという新たな役割が明らかになった。本菌と同じく細胞表層に結合したキシラナーゼを持ち、諸性質が異なる複数のキシラナーゼを産生する細菌は7種報告されており、これらの細菌も本菌と同様の遺伝子発現制御機構を持つことが予想された。さらに3つのキシラナーゼ遺伝子のキシロオリゴ糖による発現調節機構を明らかにするために、キシラナーゼ遺伝子群の発現を制御する新規転写因子を探索した。その結果、Xyn3の発現を正に制御するAxyRを発見し、AxyRがxyn3のプロモーター領域に結合するためには補因子として重合度2-4のキシロオリゴ糖が必須であることを発見した。これまでに糖が転写因子の補因子として機能する事例は報告されていたが、本研究により糖の重合度によって転写因子とDNAの親和性が変化することが初めて示唆された。