平成12年度未来開拓学術研究推進事業研究成果報告書概要



1.研究機関名 東京大学
 
2.研究領域 複合
 
3.研究分野 生命科学と化学的手法の融合による新有用物質生産
 
4.研究期間 平成8年度〜平成12年度
 
5.研究プロジェクト番号 96I00303
 
6.研究プロジェクト名 有用物質生産開始を決定する情報伝達の分子解析と菌株分子育種への応用

7.プロジェクト・リーダー
プロジェクト・リーダー名 フリガナ 所属部局名 職名
堀之内 末治 ホリノウチ スエハル 大学院農学生命科学研究科 教授

8.コア・メンバー

コア・メンバー名 フリガナ 所属研究機関名・所属部局名 職名
山田 靖宙 ヤマダ ヤスヒロ 大阪大学大学院工学研究科(H8.4〜H11.3) 教授
仁平 卓也 ニヒラ タクヤ 大阪大学大学院工学研究科(H12.4〜H13.3) 助教授
別府 輝彦 ベップ テルヒコ 日本大学生物資源科学部 教授

9.研究協力者

研究協力者名 フリガナ 所属研究機関名・所属部局名 職名
大西 康夫 オオニシ ヤスオ 東京大学大学院農学生命科学研究科 助手
上田 賢志 ウエダ ケンジ 日本大学生物資源科学部 助手
井原 史雄 イハラ フミオ 大阪大学大学院工学研究科(H9.4〜H10.3) 助手

10.研究成果の概要

(1)ストレプトマイシン(Sm)生産菌であるStreptomyces griseusにおいて、A-ファクター特異的リセプター(ArpA)が転写因子であり、かつ転写因子をコードするadpA遺伝子を負に制御していることを明らかにした。A-ファクターは、ArpAのDNA結合能を消失させることによって、いかに続く制御カスケードのスイッチを入れる。Sm生産に至る本制御カスケード内のすべての主要「役者」を同定した。また、形態分化に至る分岐点に位置するシグマ因子を同定した。A-ファクター制御カスケードと干渉しあう「真核生物」型蛋白リン酸化経路、cAMP経路、カルモジュリン等の制御系を発見し、その二次代謝、形態分化への調節機能を明らかにした。
(2)バージニアブタノライド(VB)生産菌であるStreptomyces virginiae及びIM-2生産菌であるStreptomyces lavendulae FRI-5を対象として、VB特異的リセプタータンパク質BarA及びIM-2特異的リセプタータンパク質FarAを単離し、該当遺伝子を取得した。大腸菌での組換え型リセプターの大量発現・精製後、in vitroでの解析を行った結果、リセプタータンパク質は、固有のリガンドに対して極めて特異性・親和性が高い事、又特異的なDNA配列を認識して、下流遺伝子の転写を抑制するリプレッサーである事を明らかにした。さらに、各リセプター遺伝子完全破壊株の作成、表現形質の解析、及び周辺遺伝子の解析を通じて、S. virginiaeに関しては、VB経由の抗生物質耐性発現機構の詳細と抗生物質生合成誘導の大略を明らかにした。
(3)放射菌の二次代謝と形態分化の開始に対する環境要因として、培地炭素源と銅イオンが深く関わることを見出すと同時に、異種菌株間の拡散性信号物質を介した誘導現象が広く存在することを明らかにした。前者については関連する遺伝子群の取得と破壊株の作製に成功し、その形質から遺伝子の役割を明確にした。また後者については信号物質の単離精製を完了した。さらに、二次代謝や形態分化を制御する新規遺伝子群の同定とそれらの遺伝子破壊にも成功し、放射菌の二次代謝と形態分化に種々の外界要因が及ぼす影響を分子レベルで解明する基盤を確立した。

11.キーワード

(1)放射菌、(2)自己調節因子、(3)抗生物質生産
(4)形態分化、(5)遺伝子発現制御、(6)微生物ホルモン
(7)A- ファクター

12.研究発表(印刷中も含む)

[雑誌論文]
著者名 論文標題
Horinouchi, S. Streptomyces genes involved in aerial mycelium formation.
雑誌名 発行年 ページ
FEMS Microbiol. Lett. 141 1996 1-9

著者名 論文標題
Onaka, H. DNA binding activity of the A-factor receptor protein in Streptomyces griseus.
雑誌名 発行年 ページ
Annu. Rep. IC Biotech. 19 1996 586-592

著者名 論文標題
Ueda, K. The aerial mycelium-defective phenotype of Streptomyces griseus resulting from A-factor deficiency is suppressed by a Ser/Thr kinase of S. coelicolor A3(2).
雑誌名 発行年 ページ
Gene 169 1996 91-95

著者名 論文標題
Umeyama, T. Expression of the Streptomyces coelicolor A3(2) ptpA gene encoding a phosphotyrosine protein phosphatase leads to overproduction of secondary metabolites in S. lividans.
雑誌名 発行年 ページ
FEMS Microbiol. Lett. 144 1996 177-184

著者名 論文標題
Ando, N. Involvement of AfsA in A-factor biosynthesis as a key enzyme.
雑誌名 発行年 ページ
J. Antibiot. 50 1997 847-852

著者名 論文標題
Ando, N. A Streptomyces griseus gene (sgaA) suppresses the growth disturbance caused by high osmolality and a high concentration of A-factor during early growth.
雑誌名 発行年 ページ
Microbiology 143 1997 2715-2723

著者名 論文標題
Lezhava, A. Chromosomal deletions in Streptomyces griseus that remove the afsA locus.
雑誌名 発行年 ページ
Mol. Gen. Genet. 253 1997 478-483

著者名 論文標題
Onaka, H. DNA-binding activity of the A-factor receptor protein and its recognition DNA sequences.
雑誌名 発行年 ページ
Mol. Microbiol. 24 1997 991-1000

著者名 論文標題
Onaka, H. A mutation at proline-115 in the A-factor receptor protein of Streptomyces griseus abolishes DNA-binding ability but not ligand-binding ability.
雑誌名 発行年 ページ
Mol. Microbiol. 179 1997 2748-2752

著者名 論文標題
Ando, N. Gene organization in a 12-kilobase region covering afsA encoding an A-factor biosynthetic enzyme.
雑誌名 発行年 ページ
Actinomycetologica 12 1998 40-45

著者名 論文標題
Hong, S. -K. Effects of protein kinase inhibitors on in vitro protein phosphorylation and on secondary metabolism and morphogenesis in Streptomyces coelicolor A3(2).
雑誌名 発行年 ページ
J. Microbiol. Biotechnol. 8 1998 325-332

著者名 論文標題
Horinouchi, S. The A-factor regulatory cascade and protein phosphorylation that control antibiotic production and morphogenesis in Streptomyces.
雑誌名 発行年 ページ
Annu. Rep. IC Biotech. 21 1998 in press

著者名 論文標題
Onaka, H. Involvement of two A-factor receptor homologues in Streptomyces coelicolor A3(2) in the regulation of secondary metabolism and morphogenesis.
雑誌名 発行年 ページ
Mol. Microbiol. 28 1998 743-753

著者名 論文標題
Sugiyama, M. Site-directed mutagenesis of the A-factor receptor protein: Val-41 important for DNA-binding and Trp-119 important for ligand-binding.
雑誌名 発行年 ページ
Gene 222 1998 33-144

著者名 論文標題
Ueda, K. Characterization of an A-factor-responsive repressor for amfR essential for onset of aerial mycelium formation in Streptomyces griseus.
雑誌名 発行年 ページ
J. Bacteriol. 180 1998 5085-5093

著者名 論文標題
Funa, N. A new pathway for polyketide synthesis in microorganisms.
雑誌名 発行年 ページ
Nature 400 1999 897-899

著者名 論文標題
Kang, D. -K. Possible involvement of cAMP in aerial mycelium formation and secondary metabolism in Streptomyces griseus.
雑誌名 発行年 ページ
Microbiology 145 1999 1161-1172

著者名 論文標題
Ohnishi, Y. The A-factor regulatory cascade leading to streptomycin biosynthesis in Streptomyces griseus: identification of a target gene of the A-factor receptor.
雑誌名 発行年 ページ
Mol. Microbiol. 34 1999 102-111

著者名 論文標題
Umeyama, T. An AfsK/AfsR system involved in the response of aerial mycelium formation to glucose in Streptomyces griseus.
雑誌名 発行年 ページ
Microbiology 145 1999 2281-2292

著者名 論文標題
Yonekawa, T. Involvement of amfC in physiological and morphological development in Streptomyces coelicolor A3(2).
雑誌名 発行年 ページ
Microbiology 145 1999 2273-2280

著者名 論文標題
大西 康夫 微生物ホルモンによる放線菌の二次代謝・形態分化開始の制御機構
雑誌名 発行年 ページ
蛋白質核酸酵素 44 1999 1552-1561

著者名 論文標題
Horinouchi, S. The A-factor regulatory cascade and cAMP in the regulation of physiological and morphological development in Streptomyces griseus.
雑誌名 発行年 ページ
J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 25 2000 in press

著者名 論文標題
Horinouchi, S. Isolation of DNA fragments bound by transcriptional factors, AdpA and ArpA, in the A-factor regulatory cascade.
雑誌名 発行年 ページ
Actinomycetologica 14 2000 37-42

著者名 論文標題
Ohnishi, Y. An oligoribonuclease gene in Streptomyces griseus.
雑誌名 発行年 ページ
J. Bacteriol. 182 2000 4647-4653

著者名 論文標題
Umeyama, T. Genetic and biochemical characterization of a protein phosphatase with dual substrate specificity in Streptomyces coelicolor A3(2).
雑誌名 発行年 ページ
Gene 258 2000 55-62

著者名 論文標題
Yamazaki, H. An A-factor-dependent extracytoplasmic function sigma factor σAdsA that is essential for morphological development in Streptomyces griseus.
雑誌名 発行年 ページ
J. Bacteriol. 182 2000 4596-4605

著者名 論文標題
鮒 信学 微生物における新しいポリケタイド生合成経路:新規化合物の生合成工学的手法に利用可能か?
雑誌名 発行年 ページ
化学と生物 38 2000 283-285

著者名 論文標題
鮒 信学 微生物のカルコン合成酵素を用いたコンビナトリアル生合成
雑誌名 発行年 ページ
バイオサイエンスとインダストリー 58 2000 568-569

著者名 論文標題
Lee, H. -S. A σB-like factor responsible for carotenoid biosynthesis in Streptomyces griseus.
雑誌名 発行年 ページ
J. Mol. Microbiol. Biotechnol. 3 2001 95-101

著者名 論文標題
Yonekawa, T. A calcium-binding protein with four EF-hand motifs in Streptomyces ambofaciens.
雑誌名 発行年 ページ
Biosci. Biotechnol. Biochem. 65 2001 56-160

著者名 論文標題
Chun, H. -K. Biotransformation of phenanthrene and 1-methoxynaphthalene with Streptomyces lividans cells expressing a marine bacterial phenanthrene dioxygenase gene cluster.
雑誌名 発行年 ページ
Biosci. Biotechnol. Biochem.   2001 in press

著者名 論文標題
Katayama, K. Gene organization in the ada-rplL region of Streptomyces virginiae.
雑誌名 発行年 ページ
Gene 171 1996 135-136

著者名 論文標題
Lee, C-H. Stereospecific reduction of virginiamycin M1 as the virginiamycin resistance pathway in Streptomyces virginiae.
雑誌名 発行年 ページ
Antimicrob. Agents Chemother. 40 1996 595-601

著者名 論文標題
Yang, Y. K. Maximum virginiamycin production by optimization of cultivation conditions in batch culture with autoregulator addition.
雑誌名 発行年 ページ
Biotech. Bioeng. 49 1996 437-444

著者名 論文標題
Yang, Y. K. Image Analysis of mycelial morphology in virginiamycin production by batch culture of Streptomyces virginiae.
雑誌名 発行年 ページ
J. Ferment. Bioeng. 81 1996 7-12

著者名 論文標題
Sy, A. Gene organization of the region involved in regulation of secondary metabolism of Streptomyces virginiae.
雑誌名 発行年 ページ
Annu. Rep. IC Biotech. 19 1996 184-190

著者名 論文標題
Kawachi, R. Development of a transformation system in Streptomyces virginiae.
雑誌名 発行年 ページ
Actinomycetologica 11 1997 46-5

著者名 論文標題
Kawabuchi, M. Production of butyrolactone autoregulators by Streptomyces coelicolor A3(2).
雑誌名 発行年 ページ
FEMS Microbiol. Lett. 157 1997 81-85

著者名 論文標題
Kinoshita, H. Butyrolactone autoregulator receptor protein (BarA) as a transcriptional regulator in Streptomyces virginiae.
雑誌名 発行年 ページ
J. Bacteriol. 179 1997 6986-6993

著者名 論文標題
Waki, M. Cloning and characterization of IM-2 receptor gene (farA) from Streptomyces sp. strain FRI-5.
雑誌名 発行年 ページ
J. Bacteriol. 179 1997 5131-5137

著者名 論文標題
Wangchaisoonthorn, U. Sequencing and analysis of 5'-flanking region of barA.
雑誌名 発行年 ページ
Annu. Rep. IC Biotech. 20 1997 217-227

著者名 論文標題
Suzuki, N. Purification and characterization of virginiamycin Ml reductase from Streptomyces virginiae.
雑誌名 発行年 ページ
Antimicrob. Agents Chemother. 42 1998 2985-2988

著者名 論文標題
Nakano, H. Gene Replacement Analysis of the Streptomyces virginiae barA gene encoding the butyrolactone autoregulator receptor reveals that BarA acts as a repressor in virginiamycin biosynthesis.
雑誌名 発行年 ページ
J. Bacteriol. 180 1998 3317-3322

著者名 論文標題
Kinoshita, H. Characterization of bindig sequence for butyrolactone-autoregulator- receptors in Streptomycetes.
雑誌名 発行年 ページ
J. Bacteriol. 181 1999 5075-5080

著者名 論文標題
Kitani, S. In vitro analysis of the butyrolactone autoregulator receptor protein (FarA) of Streptomyces lavendulae FRI-5 reveals that FarA acts as a DNA-binding transcriptional regulator that controls its own synthesis.
雑誌名 発行年 ページ
J. Bacteriol. 181 1999 5081-5084

著者名 論文標題
Lee, C. -K. Identification and in vivo functional analysis of a virginiamycin S resistance gene (varS) from Streptomyces virginiae.
雑誌名 発行年 ページ
J. Bacteriol. 181 1999 3293-3297

著者名 論文標題
Shikura, N. Identification and characterization of 6-dehydro VB-A reductase from Streptomyces antibioticus.
雑誌名 発行年 ページ
FEMS Microbiol. Lett. 171 1999 183-189

著者名 論文標題
Kawachi, R. Idenification by gene deletion analysis of a regulator, VmsR, that controls virginiamycin biosynthesis in Streptomyces virginiae.
雑誌名 発行年 ページ
J. Bacteriol. 182 2000 6259-6263

著者名 論文標題
Nakano, N. A null mutant of the Streptomyces virginiae barA gene encoding butyrolactone autoregulator receptor, and its pleiotropic and transcriptional analyses.
雑誌名 発行年 ページ
J. Biosci. Biotechnol. 90 2000 204-207

著者名 論文標題
Kitani, S. Conjugal transfer of plasmid DNA from Escherichia coli to Streptomyces lavendulae FRI-5.
雑誌名 発行年 ページ
J. Microbiol. Biotechnol. 10 2000 535-538

著者名 論文標題
Shikura, N. Identification of a plausible biosynthetic enzyme for the IM-2-type autoregulator in Streptomyces antibioticus.
雑誌名 発行年 ページ
Biochim. Biophys. Acta 1475 2000 329-336.

著者名 論文標題
Takano,E. Purification and structural determination of SCBI, a γ-butyrolactone that elicits antibiotic production in Streptomyces coelicolor A3(2)
雑誌名 発行年 ページ
J.Biol.Chem 275 2000 11010-11016

著者名 論文標題
Kawachi, R. Identification of an AfsA homologue (BarX) from Streptomyces virginiae as a pleiotropic regulator controlling autoregulator biosynthesis, virginiamycin biosynthesis and virginiamycin resistance.
雑誌名 発行年 ページ
Mol. Microbiol. 36 2000 302-313

著者名 論文標題
Namwat, W. Identification of the varR gene as a transcriptional repressor of virginiamycin S resistance in Streptomyces virginiae.
雑誌名 発行年 ページ
J. Bacteriol.   2001 in press.

著者名 論文標題
上田 賢志 調節遺伝子amfRによる放線菌の形態分化制御
雑誌名 発行年 ページ
バイオサイエンスとインダストリー 55 2001 30-32

著者名 論文標題
Ueda, K. Stimulatory effect of copper on antibiotic production and morphological differentiation in Streptomyces tanashiensis.
雑誌名 発行年 ページ
J. Antibiot. 50 1997 693-695

著者名 論文標題
Ueda, K. A putative regulatory element for carbon-source-dependent differentiation in Streptomyces griseus.
雑誌名 発行年 ページ
Microbiology 145 1999 2265-2272

著者名 論文標題
Ueda, K. Cloning and characterization of regulatory elements for the onset of differentiation in Streptomyces griseus.
雑誌名 発行年 ページ
Actinomycetologica 13 1999 89-93

著者名 論文標題
Ueda, K. Wide distribution of interspecific stimulatory events on antibiotic production and sporulation among Streptomyces species.
雑誌名 発行年 ページ
J. Antibiot. 53 2000 979-982

著者名 論文標題
Ueda, K. Carbon-source-dependent transcriptional control involved in the initiation of cellular differentiation in Streptomyces griseus.
雑誌名 発行年 ページ
Antonie van Leeuwenhoek   2000 in press

[図書]
著者名 出版者
Horinouchi, S. Kodansha and Harwood Academic Publishers
書名 発行年 総ページ数
Dynamic Aspects of Natural Products Chemistry: Molecular Biological Approaches 1997 165-186

著者名 出版者
Horinouchi, S. The Korean Society for Applied Microbiology
書名 発行年 総ページ数
Proceedings of the International Symposium on Bioactive Compounds and Strain Development 1998 66-72

著者名 出版者
Horinouchi, S. American Society for Microbiology
書名 発行年 総ページ数
Cell-Cell Signaling in Bacteria 1999 93-207

著者名 出版者
Yamada, Y. Marcel Dekker, Inc
書名 発行年 総ページ数
Biotechnology of Antibiotics 1999 63-79

著者名 出版者
Yamada, Y. Elsevier Science
書名 発行年 総ページ数
Comprehensive Natural Products Chemistry 1998 377-413


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