| 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 |
| 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）
| 著者名 | 論文標題 | |||
| Horinouchi, S. | Streptomyces genes involved in aerial mycelium formation. | |||
| 雑誌名 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 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 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Antonie van Leeuwenhoek | 2000 | in press | ||
| 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 | |