ホルムアルデヒド資化経路がリグニンモデル化合物資化性菌の代識に及ぼす影響

甲醛同化途径对木质素模型化合物同化菌的影响

基本信息

批准号：
12760070
负责人：
三井亮司
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Okayama University of Science
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：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

近年、メチロトローフ細菌のみに存在するといわれてきたHCHO資化経路(リブロースモノリン酸経路)が様々な原核微生物のシークエンスプロジェクトの進行により、非メチロトローフ細菌においても広く遺伝情報として持つことが明らかになってきた。本研究ではこの資化経路が様々な生育条件下で副次的に生成するHCHOの強い毒性を回避する機構として備わっている可能性を想定し、バイオマス資源として注目されているリグニンモデル化合物の代謝に着目した。Burkholderia cepacia TM1はバニリンやバニリン酸といったリグニンモデル化合物を資化し、その代謝過程では副産物としてHCHOを生成する。このことからこの代謝において生成したHCHOとHCHO資化経路との関係を明らかにすることを目的とした。培養時に微量のHCHOを培養液中に添加することにより、微弱ではあるがHCHOを糖リン酸へと固定する酵素3-ヘキシュロース6-リン酸シンターゼ(HPS)活性が誘導され、さらに、リグニンモデル化合物を炭素源としたときにもHPS活性が誘導されることが明らかになった。これはリグニンモデル化合物代謝時の脱メチル化反応により生成するHCHOにより誘導を受けたものと考えられ、HCHO資化経路が毒性回避機構として機能することを示唆している。昨年度までにB. cepacia TM1への形質転換方を確立したことから、メチロトローフ細菌の強力なHCHO固定酵素をコードする遺伝子をB. cepacia TM1で過剰発現させ脱メチル化反応に及ぼす影響を検討した。その結果、形質転換体はHCHOを含む培養液中で生育のラグタイムが短くなる傾向が見られ、リグニンモデル化合物を炭素源として生育させると生育速度、菌体収量が増加することが明らかになった。これは代謝過程でバニリン酸の脱メチル化反応によって生成したHCHOの毒性を低く保つことができるようになったためと考えられる。(投稿中)

近年来，对各种原核微生物的测序项目的进展表明，据说仅存在于甲基营养型细菌中的HCHO同化途径（单磷酸核酮糖途径）在非甲基营养型细菌中作为遗传信息广泛携带。在这项研究中，我们假设这种同化途径可能作为避免在各种生长条件下作为副产物产生的HCHO的强毒性的机制而存在，并集中于引起关注的木质素模型化合物的代谢我们专注于生物质资源。洋葱伯克霍尔德菌 TM1 同化木质素模型化合物，如香草醛和香草酸，并在代谢过程中产生 HCHO 作为副产物。基于此，我们旨在阐明该代谢中产生的HCHO与HCHO同化途径之间的关系。通过在培养过程中向培养基中添加少量 HCHO，可以诱导将 HCHO 固定为磷酸糖的酶 3-己酮糖 6-磷酸合酶 (HPS) 活性，尽管这种活性很弱，并且木质素模型化合物显示：当使用该碳源作为碳源时也诱导了HPS活性。这被认为是由木质素模型化合物代谢过程中去甲基化反应产生的HCHO诱导的，表明HCHO同化途径起到了毒性避免机制的作用。去年，我们建立了转化洋葱伯克霍尔德杆菌TM1的方法，在洋葱伯克霍尔德杆菌TM1中过表达编码甲基营养菌强效HCHO固定酶的基因，并检测了其对去甲基化反应的影响。结果发现，在含有HCHO的培养基中，转化体的生长滞后时间趋于缩短，并且表明当木质素模型化合物作为碳源生长时，生长速率和细菌细胞产量增加。。这被认为是因为香草酸在代谢过程中的脱甲基反应产生的HCHO的毒性可以保持在较低水平。（目前正在发布）