シアノバクテリアにおけるセルロースをはじめとした細胞外多糖合成メカニズムの解明

阐明蓝藻细胞外多糖（包括纤维素）的合成机制

• 批准号: 15J07605
• 负责人: 前田 海成
• 金额: $ 1.79万
• 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: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J07605/
• 关键词: シアノバクテリア; 細胞外多糖; セルロース; 硫酸多糖; c-di-GMP; 多糖合成

本年度における成果は、あるシアノバクテリアにおける細胞外硫酸多糖の発見と、その合成遺伝子クラスターの同定である。なお、本研究内容は特許申請準備中であるため、一部情報を省略している。私は、あるシアノバクテリアを静置培養すると、細胞が粘性の細胞外物質と気泡をまとい、液面へと浮上してブルームのような細胞塊を形成することを発見した。そこで、回収法を工夫し、細胞外粘性物質をある程度選択的に回収することに成功した。その組成を分析したところ、グルコースを中心とする単糖からなる多糖であり、最大で全体の27 %が硫酸基で置換されている硫酸多糖であることも明らかになった。次に、遺伝子破壊により、この硫酸多糖の合成遺伝子の同定をおこなった結果、とある遺伝子クラスターを同定した。そのクラスター内の個々の遺伝子の破壊株を作製し解析したところ、硫酸基転移酵素遺伝子を含むほぼ全ての遺伝子の多糖合成への関与が確認された。更に、クラスター内にはDNA結合ドメインタンパク質と二成分制御系の遺伝子も存在した。二成分制御系のヒスチジンキナーゼを破壊した株では、野生株の19倍近くもの硫酸多糖が蓄積した。一方、DNA結合タンパク質の破壊株は硫酸多糖を合成せずブルーム様細胞塊も形成しなかった。さらなる変異株解析やリアルタイム定量PCRの結果、二成分制御系がDNA結合タンパク質を介して、このクラスター内の一部遺伝子の転写を調節することで、硫酸多糖合成を制御していることが示唆された。この遺伝子クラスターには外膜に存在するべき孔タンパク質がコードされていなかったが、ゲノム上の別の位置に存在する遺伝子が関与していることも明らかにした。本成果は、微生物の硫酸多糖合成系の同定として世界初であり、医薬品として注目されている硫酸多糖の大量生産の研究のブレイクスルーとなりえるだろう。

This year's achievements include the development of extracellular sulfate polysaccharides and the identification of synthetic polysaccharides. This study is in the process of preparing a license application. One part of information is omitted. The cells were cultured in a static state, and the viscous extracellular substances and bubbles were formed in the cells. The recovery time and extracellular viscosity were selected successfully. The composition of the polysaccharide is analyzed. The maximum of the polysaccharide is 27% of the sulfate group. The results of the synthesis of sulfated polysaccharides were determined simultaneously. The relationship between the production of polysaccharide and the synthesis of polysaccharide from the enzyme containing sulfate and sulfate was confirmed. In addition, the DNA binding mechanism exists in the DNA binding system. The two-component system of sulfuric acid has not been broken yet, and 19 times as much sulfuric acid polysaccharide as the wild plant has accumulated. A single, DNA-binding protein was synthesized from a single cell mass. The results of quantitative PCR for different strains analysis, two-component control system for DNA binding protein quality regulation, regulation of part of the gene in the protein, and control of sulfate polysaccharide synthesis were shown. The outer membrane of the membrane is surrounded by holes and holes, and the outer membrane is surrounded by holes and holes, and the outer membrane is surrounded by holes and holes. This achievement is aimed at the identification of microbial sulfated polysaccharide synthesis system and the study of mass production of sulfated polysaccharide in medical products.

项目成果

Low temperature induction of the HlyD-like gene, a key accessory of cellulose synthase in a thermophilic cyanobacterium, and re-classification of prokaryotic cellulose synthases.

HlyD 样基因（嗜热蓝细菌中纤维素合酶的关键配件）的低温诱导，以及原核纤维素合酶的重新分类。

• 发表时间: 2017
• 作者: Kaisei Maeda;Yukiko Okuda;Rei Narikawa;Takafumi Midorikawa;Masahiko Ikeuchi
• 通讯作者: Masahiko Ikeuchi

シアノバクテリアにおける細胞外セルロース合成関連の新規遺伝子の同定と分類

蓝藻细胞外纤维素合成相关新基因的鉴定和分类

• 发表时间: 2016
• 作者: 前田 海成; 奥田 裕紀子; 成川 礼; 緑川 貴文; 池内 昌彦
• 通讯作者: 池内 昌彦

好熱性シアノバクテリアのゲノム進化 : 繰り返し配列によるゲノムシャッフリング

嗜热蓝细菌的基因组进化：通过重复序列进行基因组改组

• 发表时间: 2017
• 作者: 前田海成;広瀬侑;藤澤貴智;兼崎友;吉川博文;池内昌彦
• 通讯作者: 池内昌彦

Genetic identification of factors for extracellular cellulose accumulation in the thermophilic cyanobacterium Thermosynechococcus vulcanus: proposal of a novel tripartite secretion system

嗜热蓝藻热聚球藻细胞外纤维素积累因子的遗传鉴定：新型三方分泌系统的提议

• 发表时间: 2018
• 期刊: Molecular Microbiology
• 影响因子: 3.6
• 作者: Kaisei Maeda;Jyunya Tamura;Yukiko Okuda;Rei Narikawa;Takafumi Midorikawa;and Masahiko Ikeuchi.
• 通讯作者: and Masahiko Ikeuchi.

シアノバクテリア特有の細胞外セルロース合成関連の新規遺伝子の同定

蓝藻特有的与细胞外纤维素合成相关的新基因的鉴定

• 发表时间: 2015
• 作者: 前田 海成; 奥田 裕紀子; 成川 礼; 緑川 貴文; 池内 昌彦
• 通讯作者: 池内 昌彦