粘液細菌の光形態形成反応における情報伝達系の解析

粘细菌光形态发生反应中的信息转导系统分析

基本信息

批准号：
09876094
负责人：
高山誠司
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Nara Institute of Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

粘液細菌Stigmatella aurantiaca は集団で行動し、飢餓および光照射下でフルーティングボディー(子実体)と呼ばれる機能分化した構造体を形成する。これは多細胞生物で見られる光形態形成反応の原型と捉えることができる。これまでの研究で、光の情報は本菌体内において脂溶性の低分子量シグナル分子に変換され、このシグナル分子を介して形態形成反応が誘導されることが明らかとなった。今年度は、特に本シグナル分子の化学的実体を明らかにすることを目的として研究を行った。まず本菌の培養液300Lより溶媒抽出および4段階のクロマトグラフィーによりシグナル分子1μgを単離した。本分子は約0.5nMの低濃度で暗所下において本菌の子実体形成を誘導した。次に、UVスペクトル、MSスペクトルおよび合成品との比較により、本分子の平面構造を8-hydroxy-2,5,8-trimethyl-4-nonanoneと決定した。本構造は、放線菌のブチルラクトン類やグラム陰性細菌のホモセリンラクトン類とは全く異なり、本因子が新しいタイプの細菌のシグナル分子であることが明らかになった。次に、本分子の立体構造を決定する目的で、不斉中心の5位がRおよびSの両エナンチオマーを立体選択的に合成した。バイオアッセイにおいてはR体、S体共に天然物と同程度の子実体形成誘導能を示し、生理活性面では両異性体間で差がないことが示された。さらに、光学活性GCキャピラリーカラムを用いて化学的に立体構造を決定したところ、天然物はR体およびS体の混合物であることが明らかになった。精製過程におけるラセミ化の可能性が懸念されたが、合成品を用いた実験では本精製過程ではラセミ化が起こらないことが確認され、天然物がラセミ体の形で培地中に放出され子実体形成を誘導していることが明らかになった。

在饥饿和光照射下，粘液细菌的柱头aurantiaca以群体和形式作用于功能分化的结构，称为扁平体（水果体）。这可以看作是在多细胞生物中看到的光性反应的原型。先前的研究表明，光信息被转化为细菌内的脂溶性低分子量信号分子，并通过该信号分子诱导形态发生反应。今年，我们进行了研究，目的是阐明该信号分子的化学物质。首先，通过溶剂提取和色谱分为四个阶段，将1μg的信号分子从细菌的300L培养基中分离出来。该分子在低浓度约0.5 nm的黑暗中诱导果实体形成。接下来，通过比较紫外光谱，MS光谱和合成产物，该分子的平面结构被确定为8-羟基-2,5,8-三甲基-4-硝基。这种结构与革兰氏阴性细菌的放线菌和同层内酯的丁酯完全不同，并且已经揭示了该因子是一种新型细菌的信号分子。接下来，为了确定分子的立体结构，立体选择性合成了不对称中心的5位的R和S的对映异构体。在生物测定中，R和S均表现出相似的诱导成果形成与天然产物的能力，并且在生物活性表面的两个异构体之间没有差异。此外，当使用光学活跃的GC毛细管柱化学确定三维结构时，揭示了天然产物是R和S形式的混合物。人们担心在纯化过程中可能发生种族化的可能性，但是使用合成产物的实验证实，在此纯化过程中没有发生种族化，表明天然产物以种族群体形式释放到培养基中，从而诱导了果实的身体形成。