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脱窒 / 光合成 / 一酸化窒素 / 微生物

好気性光合成細菌Roseobacter denitrificans OCh114の嫌気的生育に関わる脱窒遺伝子の発現には、2つのDNRタイプの転写調節因子 (DNR1とDNR2)が関与している。各種転写調節因子の欠損株を用いた遺伝子発現解析の結果、DNR1がDNR2の発現を制御し、DNR2が脱窒酵素遺伝子の発現を誘導するカスケード制御系が明らかになった。また、酸素を感知するFnrLは、ヘム生合成系の発現を制御することにより、間接的にDNRの活性化に必要であり、光合成遺伝子発現を制御しているLOV-HKが光に応答した脱窒遺伝子発現制御に関与していることが明らかになった。

微生物 / 光合成 / エネルギー代謝 / 嫌気 / 呼吸 / 脱窒 / 好気

1.光合成遺伝子発現に対するRegBAとFnrLの役割
嫌気性光合成細菌では、環境中の酸素濃度に応答する転写調節因子RegBAとFnrLが光合成遺伝子発現に重要な役割を果たしている。R.denitrificans OCh114において、これらの遺伝子破壊株を作製し、表現型解析とトランスクリプトーム解析によりこれら調節因子の機能を解析したところ、RegAはOCh114の光合成遺伝子の発現制御に直接関与していないが、FnrLは主に光合成色素合成の段階で制御に関わっていることが示唆された。
2.光酸化ストレス応答の解析
OCh114の光酸化ストレス防御における、シグマ因子RpoE、RpoH2の機能を解析するため、一重項酸素が発生する好気明条件と、発生しない好気暗条件で、OCh114株のトランスクリプトーム解析を行った結果、好気明条件においてrpoE、rpoH2の遺伝子発現レベルが増大していた。そこで、rpoE、ropH2の破壊株を作製し野生株との生育を比較した結果、好気暗条件下ではrpoE、ropH2破壊株と野生株間に生育の差はみられなかったが、好気明条件下では両破壊株に生育阻害が見られ、rpoE、ropH2両遺伝子がOCh114において光酸化ストレス防御に関与していることが示された。

好気 / 嫌気 / 微好気 / 呼吸 / 光合成 / 脱窒 / 緑膿菌 / 微生物

通性嫌気性細菌である緑膿菌、酸素非発生型光合成細菌、好熱性水素細菌を対象として、全ゲノム情報に基づくマイクロアレイ解析を中心に、微好気環境に特異的な微生物代謝について研究を行い、好気呼吸に関与する末端酸化酵素を含めたエネルギー代謝制御の全容と、その制御を行う転写調節因子を明らかにした。特に緑膿菌においては、微好気呼吸を担う高親和性酵素がサブユニット交換により機能改変する新たなメカニズムを解明した。