放射菌のキチナーゼ遺伝子の多様性とその発現制御機構の解明

タイトル 放射菌のキチナーゼ遺伝子の多様性とその発現制御機構の解明
担当機関 農業環境技術研究所
研究課題名
研究期間 1997~1997
研究担当者
発行年度 1997
要約  土壌微生物の中の主要なキチナーゼ生産菌である放線菌は,4種類以上の細菌型キチナーゼ遺伝子と,2種類以上の植物型キチナーゼ遺伝子を有し,それぞれ性質の異なる多様なキチナーゼを生産する。また,キチナーゼ生産の直接の誘導物質はキトビオースである。
背景・ねらい  キチンを分解する酵素キチナーゼは自然界の炭素循環において重要である一方で,植物病原菌に対して溶菌作用を示すことから,土壌病害のバイオコントロールにその利用が期待されている。土壌の代表的なキチナーゼ生産菌であるStreptomyces 属放線菌のキチナーゼ生産能について,分子生物学的に解析し,キチナーゼ生産の人為的コントロールや機能を強化したキチナーゼの作出など,新たな利用法の開発に資する。
成果の内容・特徴
  1. ショットガンクローニングにより,多くの細菌で見いだされているファミリー18型に属する3つのチナーゼ遺伝子(chiA ,chiB ,chiC )を得,それぞれ異なるドメイン構造をとっていることを明らかにした(図1)。さらに,コスミド整列ライブラリーから,新たなファミリー18キチナーゼ遺伝子(chiD 他)と,主に植物に見いだされれていたファミリー19型に属するキチナーゼ遺伝子3クローンを得た。また,これら複数のキチナーゼ遺伝子は放線菌(Streptomyces 属)に属する多くの種で保存されていることがサザンハイブリダイゼーションにより明らかになり,放線菌は系統的に全く異なるファミリー18と19のキチナーゼ遺伝子をそれぞれ複数ずつ併せ持ち,極めて多様なキチナーゼ生産能を有することが明らかになった(図2)。
  2. 放線菌のキチナーゼ生産は,基質であるキチンにより誘導されたが,グルコース等の糖類の共存下では抑制された。
  3. 種々の大きさのキチン分解産物の中で,キチナーゼ遺伝子の発現は,キチンの構成単糖(N-アセチルグルコサミン)2つからなるキトビオースにより誘導されることが明らかとなった。
  4. S. lividansキチナーゼ生産に対するグルコース抑制には,グルコース代謝関連酵素であるグルコースキナーゼが関与していることが明らかになった。
  5. 各種放線菌のキチナーゼ遺伝子のプロモーター配列の解析等より,放線菌のキチナーゼ遺伝子の発現は共通の制御を受けていることが示され,プロモーター断片に特異的に結合するタンパク質の遺伝子をクローニングした。
成果の活用面・留意点  得られた遺伝子や情報をもとに,ハイブリッド酵素など,より高機能のキチナーゼの作出が期待できる。キチナーゼ遺伝子の多様性はStreptomyces 属のほとんどの種に当てはまると考えられ,生物界におけるキチナーゼの進化を知る上で重要な情報である。
URL http://agriknowledge.affrc.go.jp/RN/3010015645
カテゴリ 炭素循環

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