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

阐明细胞表面木聚糖酶在木聚糖降解细菌底物分解系统中的功能

基本信息

批准号：
10J05076
负责人：
福田睦
金额：
$ 0.45万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J05076/
关键词：
キシラナーゼ Paenibacillus 菌体表層糖質加水分解酵素遺伝子発現制御

项目摘要

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。

本研究的目的是阐明木聚糖酶 (Xyn5) 在木聚糖降解细菌 Paenibacillus sp. W-61（具有三个木聚糖酶基因）的木聚糖降解和同化机制中的作用。今年，我们发现与细菌细胞表面结合的 Xyn5 在提供低聚木糖方面发挥着重要作用，从而诱导 xyn5 本身和其他木聚糖酶基因的表达，并将其发表在《细菌学杂志》上。到目前为止，有人认为与细菌细胞表面结合的木聚糖酶是一种有效降解细菌细胞表面附近底物的装置。这项研究揭示了细胞表面木聚糖酶在产生该真菌产生的其他木聚糖酶基因的诱导物中的新作用。据报道，有七种细菌像这种细菌一样将木聚糖酶结合到细胞表面，并产生多种具有不同特性的木聚糖酶，并且这些细菌预计具有与这种细菌相同的基因表达控制机制。此外，为了阐明低聚木糖对三种木聚糖酶基因的表达调控机制，我们寻找控制木聚糖酶基因组表达的新转录因子。结果，他们发现了正向调节Xyn3表达的AxyR，并发现聚合度为2-4的低聚木糖作为AxyR与xyn3启动子区域结合所必需的辅助因子。糖作为转录因子的辅助因子的情况已有报道，但这项研究首次表明，转录因子和DNA之间的亲和力会根据糖聚合的程度而变化。