Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

希少放線菌 / 休眠と覚醒 / 胞子嚢 / Clpプロテアーゼ / 休眠細胞 / 覚醒 / 胞子 / 遊走子 / 開裂 / 休眠

本研究計画は希少放線菌Actinoplanes missouriensisが形成する胞子嚢を材料として、細胞が栄養増殖状態から休眠耐久状態に移行する過程、および休眠細胞が外部環境の変化を感知して覚醒し、発芽に至る過程の分子機構の解明を目標としている。具体的な実験計画として、(1) 胞子嚢形成と胞子嚢開裂に必須であることが判明しているClpプロテアーゼ複合体のATPaseサブユニットをコードするclpXの転写制御機構の解析、(2) 胞子嚢形成と胞子嚢開裂の過程でClpXと複合体を形成するプロテアーゼサブユニットの同定、(3) 胞子嚢が開裂する過程でClpプロテアーゼ複合体によって分解されるタンパク質の道程とその機能解析、の3点に焦点を絞り、研究を進めている。
本年度は実験計画 (2) の条件検討を行った。A. missouriensisがコードする4つのプロテアーゼサブユニットClpP1, ClpP2, ClpP3, ClpP4それぞれを抗原とするポリクローナル抗体を既に得ており、またC末端にHisタグを付加したClpXを細胞内で生産する変異株を作製済みのため、抗Hisタグ抗体による共免疫沈降法とウエスタンブロットにより、ClpXと複合体を形成するプロテアーゼサブユニットの同定を試みた。種々の条件を検討したが、抗Hisタグ抗体を用いた免疫沈降サンプルにおいてClpP1, ClpP2, ClpP3, ClpP4のいずれも検出されなかった。これは細胞内でのClpXの生産量が少ないことが原因と予想される。

放線菌 / 希少放線菌 / 形態分化 / 遺伝子発現制御 / 胞子嚢 / べん毛 / 胞子 / 休眠 / 運動性胞子 / 転写因子

希少放線菌アクチノプラネス・ミズーリエンシスは、寒天培地上、菌糸状に生育したのち、数百個の胞子を内包した胞子嚢を形成する。胞子嚢が水に浸されると休眠していた胞子が覚醒し、胞子嚢の開裂が引き起こされる。水中に放出された胞子は、べん毛を用いて高速で運動する遊走子となる。本研究では、本菌のこのような複雑な形態分化の分子基盤を解明することで、微生物細胞の巧妙な生存戦略を明らかにすることを目的とした。運動性胞子の形成・休眠・覚醒・運動制御に関して多方面から解析した結果、本菌の複雑な形態分化を支える遺伝子発現制御機構についての多くの知見が得られた。

生命の最小単位は細胞であるが、微生物は細胞を「個体」として生きることを選んだ生き物である。一見、単純に見える微生物でも巧妙な生存戦略を進化の中で獲得している。本研究では、ユニークな生活環を有する希少放線菌を研究材料にして、「細胞の休眠と覚醒はいかにして制御されているのか？また、細胞分化はどのようにして引き起こされるのか？」という根源的な謎に挑戦し、その本質に迫る遺伝子発現制御機構をいくつも明らかにした。

希少放線菌 / 胞子嚢 / 休眠 / 開裂 / 二成分制御系 / 環境応答 / 形態分化 / 遊走子 / 胞子嚢形成 / ヒスチジンキナーゼ / レスポンスレギュレーター / 覚醒

本研究は細菌の1種である希少放線菌Actinoplanes missouriensisが形成する胞子嚢を材料として、細胞が休眠耐久状態に入る分子機構、およびそこから覚醒して栄養増殖を開始する分子機構の解明を目指した。その結果、二成分制御系を構成すると予想される2つのタンパク質が胞子嚢の形成と開裂に必須であることを示し、これら2つのタンパク質により発現が制御される遺伝子群を決定した。本研究により細胞の休眠と覚醒について新たな知見を得ることができた。

休眠 / 覚醒 / 発芽 / 希少放線菌 / 細胞応答 / 二成分制御系 / 胞子嚢 / マトリックス

本研究では希少放線菌Actinoplanes missouriensisが形成する胞子嚢の内部で胞子が休眠状態に入る過程に必須であることが判明していた二成分制御系のセンサーキナーゼHhkA、およびレスポンスレギュレーターTcrAの解析を中心に実験を進めた。両タンパク質をコードする遺伝子の破壊株と野生株を用いたトランスクリプトーム解析により、これらのタンパク質が200を超える遺伝子の発現を制御するグローバルなシグナル伝達経路を担っていることが判明した。TcrAについては、胞子嚢に内包される運動性胞子の形成に必須のべん毛遺伝子クラスターの転写を直接活性化することをin vitroで示した。