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Agmatine Pathway for Putrescine Synthesis in Selenomonas ru-minantium:Gene Cloning and Characterization of Recombinant Enzymes.(Selenomonas ruminantiumのプトレシン生合成におけるアグマチン経路の発見:遺伝子のクローニング及び組み替え体酵素の解析)

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(1)

Agmatine Pathway for Putrescine Synthesis in

Selenomonas ru-minantium:Gene Cloning and

Characterization of Recombinant

Enzymes.(Selenomonas ruminantiumのプトレシン生

合成におけるアグマチン経路の発見:遺伝子のクロ

ーニング及び組み替え体酵素の解析)

著者

Proonpairoj Phuntip

866

発行年

2005

URL

http://hdl.handle.net/10097/16499

(2)

名(国籍)

学 位 の 種 類

学 位 記 番 号

学位授与年月 日

学位授与の要件

研 究 科 専 攻

学 位 論 文 題 目

プ  ンパイ ロ パ ンチ ップ

ProonpaircjPhuntip

士(農

学)

第866号

成18年3,月24日

学 位 規 則 第4条

第1項

該 当

農 学 研 究 科 生 物 産 業 創 成 科 学 専 攻

(博 士 課 程)

AgmatinePathwayforPutrescineSynthesisin58Z8ηoη20π

α3r〃 一

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ηαη加 η1:GeneCloningandCharacterizationofRec6mbinant

Enzymes.

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配〃1のプ トレ シ ン生 合 成 に お け る ア

グ マ チ ン経 路 の 発 見:遺

伝 子 の ク ロー ニ ン グ及 び 組 み 替

え体 酵 素 の解 析)

論 文 審 査 委 員

(

(

(3)

Introduction

Polyaminesareessentiallowpolycationsmoleculesforcellgrowthand pmlifヒ 耐ionhlallofIivhlgorgallismThekeyilltemlediate㎞polyamine biosynthesisisputrescine(H2N(CH2)aNH2,Put),whichisapoiyamineandis fUrtherconvertedtohigherpolyamhleslikespermid血eandspem血e.Pu曾escine andspermidinearemajorpoiyamineinbacteriawhereasspermidineismainly foundinplantandanimals. Intheprinciple,twodifferentbiosyntheticpathwaysleadtotheformation ofputresc㎞e:(i)theomi曲edecarboxylase(ODC)catalyze.dhectfbrmationof putrescine丘omornithineand(ii)theargininedecafboxylase(ADC)pathway.In -ADCpathway,azginineisfirstdecazboxylasedbyADCtoformagmatinewhich issubsequentlyconvertedtoputrescine.ODCandADCwerefoundmainlyin animalandplWnt,respectively.Howeverbothpathwaysoccursimultaneouslyin manybacteria PolyaminesplayauniqueroleinSelenomonasruminantiuwhichisgram negぬvebacte舳1iso1飢ed丘omsheep㎜ 肌Cぬve血e㎝dpu鵬sc㎞e covalentlylinktothea-carboxylgroupofD-glutamicacidresidueof peptidoglycanandplayimportantroleinmaintenanceoftheintegrityofcell envelOpe.Bothofthemarefbmled丘 ・omレ1ys血eorLomitb血ebylysine decarboxylase(LDC)whichsho"sd㏄afboxylationactivityagainstbothofレ 1ys㎞eandレomithhle.Ontheother,レomi血nespecificdecarboxylase(ODC)is notfoundinS.ruminantium.HenceLDCisanimportantenzymewhichsupplies cadaverineandputrescinetoformauniquepeptidoglycan. TheproductionofLDCinS.ruminantiumishigherregulatedandis strictlylinkedtothegrowthphaseofthebacterium,i.e.adrasticdecreaseof LDCactivityoccurredonlatelogphaseofcellgrowth,whichwasduetothe rapiddegradationofLDC.Yabukiinourlaboratoryfoundthatintracellulazfree cadaverinecontactalsodecreasedafterlatelogphase.However,atthestationary phase,spem垣dillealldspem血econtentwerekepta㎞ostsameIeveIasthoseill latelogphase.Thesefactssuggestedthatanotherputrescinesynthesispathway whichisactiveevenatstationaryphasesuchasADCpathwayshouldbe

(4)

presentinS7〃 初 加oπ 伽 η2.Ihordertoclarifンthishypothesis,DFMLorDFMO, thespecificinhibitorforLDCandODCwereused.TakatsukaandKamio(2004) observedthatS.ruminantiumcouldgrownormallyeveninthepresenceofsmM DFMLorDFMOwhenlOmMレarghnewassupplied.Thiscase,the peptidoglycancontainsputrescineinsteadofcadaverine.ThisresultindicatesS. ア〃7π'παπ枷 加canfb㎝putrescinenotonlydkectly丘omomi廿 血ebutalso丘om azginine.Recently,LiaoinourlaboratoryfoundADCinSruminantium. PurificationandcharacterizationofADCandcloningofADCgenefromS. ruminantiumchromosomalDNAwasaccomplished Ingenera1,putreschlewascollverts丘omagma血ehldif驚rent3pathways. (Fig.1)Thefirstpathway,agmatinase(agmatineureohydrolase,AUH,EC 3.5.3.11)encodedbyspellhydrolyzesagmatineandformsputrescine.This pa血waywasfbund血1nanybacteriassuchas瓦co1ま,&zη 霊oηe磁 り卿 ま, &∼1〃20η θ〃α りP伽 πア∫〃〃3,1艶 ∂5∫1如48ア09卿5,Bαo'〃 鰐3〃 わ"1威5,B4c'11鰐 anthracisandalsoinhuman.Thesecondpathwaywasfoundinlacticacid

bactelria,Eカ`θroσooc鋸 ノhεcα露5(P烈 ∋viouslyre飴redtoas酌 ア{ψホococ6鋸 ノ∼zθoα113) andLathyrussativusseedling.Agmatinedeiminase(agmatineiminohydrolase, EC3.5。3.12)encodedbyαg〃Aconvertsagma血etoハ 乙caτba血oylputrescine (NCP).Thenputrescinecazbamoyltransferase(EC2.1.3.6)catalyzesthe phosphorolysisofN-cazbamoylputrescinetocazbamoylphosphateandputrescine. Thelastpathwayconsistsoftwoenzymes;AguAandNCP-carbamoylputrescine. However,agmatineutilizationpathwaysinvolvedinputrescinesynthesisinS. 耀 〃3∫η傭 勧2havenotbeenrep磁edbefbre. Lioaet.al.foundtwoopenreadingframeswhichshowedhighhomology. withthoseofagmathled{1血eandハ 乙carbamoylputrescineamidohydrolaseat downstreamofADCgene.Inmydoctorthesis,Iinvestigatedagmatine conversiontoputrescineinvivoandinvitrotoconformtheexistenceofactiveof ADCpathway血&ア 〃履 ηαηガ〃加.

(5)

RESULTSANDDISCUSSION 5」'㎜ カ3απぬ勉 〃8hasAI図Cp8thway. SruminantiumwereculturedinCDmediuminpresenceofSmMDFMO and14C-arginine.Cellswereharvestedanddisruptedinthepresenceof5%TCA, andradioisotopeproductsinsupernatantwereanalyzedbyTLC.Theresult clearlyshowedtbat14C-argh血ewashlcorporatedintocellandconvertedto agmatineandputrescine.(Fig.2)Therefore,itisstronglysuggestedthatS. 川 而 ηαη"〃 海hasADCpathway. Fromthenucleotidesequenceofα 漉anditsthefla曲gregions,oヴ6and oヴ7whichshowedhomologywithproteinsinagma血eutilizatio!1enzymeswere fb皿d.Theoヴ6geneof1116bplongencodes372alI血10acidsprotein(ORF6). ORF6showed54%and43%identitywi血agmathledeimhlaseof」%θ π4b醒o㎜8 αθ7π9加{ゴ∫αand5蜜7・ 《ψ'oooα:粥 〃躍 如 鰐,respectively,and48%iden廿tywith

Peptidyl-argininedeiminase-likeproteinofListeriamonocytogenes.Predicted proteinofORF7whichcomposedof292aminoacidshashomologytoN-carbamoylputrescine(NCP)amidohydrolaseofP38μ 掘卿70〃 α∫ α87㎎ 加03α(57% identity)andshowedhighhomologywithcarbon-nitrogenhydrolasefamily proteinformStreptococcuspneumoniae(71%identity),Erwiniacarotovora (58%identity),Caulobactercrescentus(57%identity)andBurkholderia pseudomallei(55%identity).TheseresultssuggestedS.ruminantiumhasADC pathwaywhichcomprisedofADC,agmatinedeiminaseandNCP-amidohydrolase. AnalysisactivityofrecombinantAguAandAguB Theorf6andorf7geneswereamplifiedbyPCRandclonedtopETand recombinantORF6andORF7proteinswereexpressedasaC-terminalHis6-tag fusionproteininE.coliRosetta(DE3)cell.Recombinantproteinswerepurified

曲gNi2+chela血g面 面,DE超 一5PW㎝dphenyl-5PWco1㎜ chromatograplues.EnzymeactivitiesofrecombinantORF6andORF7were

investigatedusingagmatineandNCPassubstrates,respectively. ORF6reactionproductwasanalyzedbyAPI2000mass

(6)

syntheticNCP(Fig.3).BothNCPswereusedassubstratesforORF7reaction, andconvertedtoputrescine.Fromtheseresults,ORF6and7wereconfirmedas agmatinedeiminaseandN-carbamoylputrescineamidohydrolase,respectively. Therefore,Idesignatedorf6and7asaguAandaguB,respectively. AguAand、 △guB血15」7rπ π1`παπ1ぼ」醐臨臨 ExpressionofAguAandAguBproteinsinS.ruminantiumcellwere determinedbyawesternblotting.(Fig.9)S.ruminantiumproducedbothproteins inTYGmedium.ThepossiblepolyaminesynthesispathwayinS.ruminantium wasdepictedinFigure4. PropertiesofAguAandAguB ThemoleculazmassofAguAwascalculatedas41,391.ODaand determinedas45kDaonSDS-PAGEandgelfiltrationcolumn.ThereforeAguA wases血1atedtobemonomericenzyme.Ontheotherhand,AguBwascalculated as32,531.7Daanddetemunedtobe37kDaonSDS-PAGEwhile80kDaongel filtrationcolumn.HenceAguBwassuggestedtobeahomodimer.(Fig.5) AveryfewinformationhasbeenavailableaboutAguAandAguBfrom bacteriawhileasbothenzymesweremostlyfoundinplant.Onlypurificationof AguAandAguBfromP.aeruginosawasreport.AguAofPaeruginosais homodimerof43kDasubunits(Table1)MostofAguAazehomodimerssuchas

丘omオ ァαδ∫4φ 廊 孟加 〃αηα(43kDasubullit),Z2α 初 の 贋(44kDasubunit)rice(95 kDasubunit}exceptfromsoybeanshowedamonomerof70kDa.ForAguB,

mostlyC-Nhydrolasesstudiedsof… 江arefb皿 血ghomomultimers.AguB丘omP. aeruginosaandA.thalianashowedsameashomohexamerof33kDa,and35 respectively.(Table1) Figure6showed血eef驚ctofpHandtemperatureonAguA.Theopt㎞um pHandtemperaturewere6.5and45ーC,respectively.OptimumpHofAguAwas sameasenzymefromcornandsoybean.AguAfromP.aeruginosashowed higheropt㎞ulnpHat8.0.Opt㎞umtemperatureofAguA丘omslア 〃7π'π4π撫 海 andP.aeruginosaweresame.WhileAguAfromcornshowedhighoptimum temperatureat60ーC.TheenzymewasstableatpHrangefrom6.Oto9.Oandat thetemperaturebelow40ーCfor30min.TheeffectsofpHandtemperatureon

(7)

AguBwereshowninfigure7.OptimumpHisabout7.Oandtheenzymefsstable frompH6:0to8.0.Morethan80%activityremainedatthispHrange.Inthe optimumpHrangeofAguBweresameasfoundinothersourcesexceptAguB fromA.thalianashowedhighoptimumpHat8-9.Theoptimumtemperatureof

A岬wお450C.A姻 ㏄ti殉wass励1em漉1700C.(脚m㎜temp㎝ ㈱of AguBfromS.ruminanNumwasalmostsameasAguBfromothersources. TheKmandVmaxvalveobtainedfromaLineweaver-Barkplotwere6.67 mMandl.22nmoy㎡n1ド9ProteinofAguAtowardsagma血eandO.22mMand O.33nmoUmin/オgproteinofAguBtowardsN-carbamoylputrescine,respectively. (Fig.8)」 勤valuesofAguAandAguB丘omothersourceswereshowedTable1. AguAfromriceseedlingshowhighKm,15mM.WhileKmvalueofAguA fromP.aeruginosa,A.thaliana,corn,maizeshoot,soybeanandcucumberwere lowerthanlmM.KmvalueofAguBfromS.ruminantiumwasalmostsameas 肱ofAguBfbmP.α87㎎ 吻05伽4.1加1勧 αa丑dcom. TheeffectsofmetalionsonenzymeactivitieswereshowninTable2. MetalionssuchasA12+,Cot+,Cue+,Fee+,Fe3+,Nit++andZn2+inhibitedthe

A罰A麟 ・i騨1mM・xceptMn2+,whi・hwasth・ ・㎜ ・ 鎚 血 皿dinA團A 丘omSoybea鶏riceseedlhlgandcom・On血eother㎞d,AguBwasstro1191y h血bit・dbyC・2+,Fe2†,Mn2+㎝dZn2+.lgd・ac・ ㎞id・ ・ndHg2+㎜ 舳 ・ ・症・ng inhibitorswithAguAandAguBactivity.Theseresultssuggestedthatcysteine involvedinthecatalysisofbothenzymes. Ef醸ec重ofsite・d董rec亡edm耐 £ge皿esisfbrt血eac髄vitiesofAguA8ndAg直B. AlignmentofAguAamongseveralhomologuesobtainedfromGenBank revealedthatC361wasstrongconserved.Ontheotherhand,triadconserved regionscontainglutamate,lysineandcysteineamongnitrilasefamilyandK147, C153andEl60,arealsofbund血AguB丘om51醒 痴 παπ枷 鷹.Therefbπe,mleof theseconservedcysteineswasdeterminedbysite-directedmutagenesis.Asthe result,C361AmutantofAguAshowed20%oftheactivityofthewildtype enzyme.C153AandE160AmutatedenzymesofAguBcompletelylostits

㏄輔

抽 ・

・e…

㎡㎞

血ee願t・f

、面 ・1-m・

血9郷

iodoacetamideandHg2+tocysteineoftheAguAandAguB.

(8)

Conclusions 1.AgmatineutilizationpathwayinS.ruminantiumconsistsof2enzymes agmatinedeiminaseencodedbyaguAandN-carbamolyputrescine amidohydrolaseencodedbyaguB. 2.PropertiesofAguAandAguBwerecharacterizedbyusingrecombinant enzymes.ItissuggestedthatAguAandAguBconvertagmatinetopu血escille inADCpathwayofS.ruminantium. 3.TheconservedresiduesC361forAguA,C153andE160forAguBwere impo血ntresiduesfbrenZymeac廿vi廿es.

(9)

Agma血e

H2μ 一(HN富)C-HN疇(CH2)4-NH2

H20

i

H州 胴CO-NH2

2

H20

NH3

ハんcarbamoypu往esch}e(NCP)

HゴN一(0=)C-HN一(CH2)岬2

Pi

314

HゴN一(0冨)ρ=P

Putarrescine

2 1.Agmatinase 2.Agma血ede㎞illase 3.Putrescine cazbamoyltransferase 4.N-carbamoylputrescine aznidohydrolase

CO2+NH3

H2N(CH2)NH Fig.1.Threedistinctenzymaticsystemsforthebiosyntheticconversionof agma血e叙)pUt蹟eSCine 鋸

12

10

'8

6

.、 隼 4 辮 2 0

さ 野 尊 . 灘   ド ま み リ ワ リ もナ ヘコ リノ ヤ ヘ ニ 響 -. . ﹃ ﹃

一 鰍

.

轟,

24塾

㎏A蜘

Putrescine

Agma血e

Arginine

Fig.2.Conversionof14C・argin血e血S耀 〃2加α〃ガππ2ceU.14C-arg㎞e incoorperatedintocellandconvertedtoagmatineandputrescine,respectively.

(10)

.百..'縣6諭 緬 詣煎.6幽 1.1α繭 ¶,d仙 』8爵1,』融 滴'「5両ジ.`

鰯1

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(A)

響2 02040δ090雪00雪20 ..■1 噸=0256閉 翫面扁.§繭 歪b湘d勧 面弓}瞬ム地 喜爵 恕縦r.ぜu函.3うr吻.

6 3 面 " ﹄ ¶ 03 Ω o .冶 η 鍔 ① 署 岬 ee.e 巴加5 ea.e 姻 1319 幅o 4 <一 膿A髭へ ∼ 闘

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{質,7 巳 ぞおの れ ヨ 鰯71」389 .o柵、.{鵠 備 釈.,7噌 ρ 側o濯053遡.望 蹴2舷 β £295・㌔952 02000080ioO耀20唯q口{億0爆802聞220「2葡2502舶360i ..蘇 、引畔.、 Fig。3.Detem血adonofハ しcarbamoylputreschlebyMassspectrophoto!neter(A)ハ 乱 carbamoylputrescinefkomchemicaisynthesis(B)丘omAguAreaction.

LYS㎜0㎜

㎜ARG㎜

Arginhledecarboxylase(ADC)

AGMAT㎜

L碧豊撫i豊eAg匝

象a血ede㎞inase

ハみCARBAM:OYLP㎜SC㎜

ハしCarbamoylputresehle

CADAVB㎜PUTRESCINE3m童{葦o血ydm1£se

1

髭 講 曝 雌 腺

1

(Pep五do9lyca設)

SPERNIID-NE

l

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」.

↓Sp・

・・

↓S蜘

・脚

SPERMINE

Fig.4.PolyaminesynthesispathwayinS.ruminantium.

(11)

(A)

kDa

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62.2

42.2

30.0

20.0

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一一

(﹄ ε 釜 噛軸 弓 帽ω 5 ぢ 国 16 3

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8④ 組Da

x x

⋮ ioooo 帽 iooooo Mo雇ocu塁armass(D頃) 1000000 Fig.S.MoleculazmassofpurifiedAguAandAguB.AguAshowedmolecular massofabout45kDaonSDS-PAGEandgelfiltrationcolumn(A).AguBwas dete皿inedtobe37kDaonSDS-PAGEalldnativestnlcture80kDaonge1 舳rado夏colu㎜(B).

(12)

tA)

120

+OP㎞

副pH

一x-pH曲b晦

100一 x x ,.,

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60一 " d ... x 一 a 40一 o

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0

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(B)

120

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0

1■1欄1

14203040506070

te皿 爬m重 盟reビq

Fig.6.EffectofpH(A)andtemperature(B)onAguAactivities.(A)AguAwas

incubatedat37ーCin50mMbufferofeachpHfor30minandtheactivitywas measured.Amaximumactivitywastakenas100%.IncaseofpHstability.,the enzymewastreatedateachpHin50mMbufferat45ーCfor30minand relmainillgactivitywasmeasured血der.thestandardcondition.(B)Ag底BFofpH stabiUty,theenzymewastreatedat℃achpHin50mMbuf財at37。Cfbr30血 followedbyassayingtheremainingactivityunderstandardcondition.

(13)

(A)

120

100

0 0 0 8 6 4 (零 ) き 写 嘱写 儒 O ︾ 欄● " 歪 一×一 〇ptセna己 .pH+pHs翻 山避童y

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X

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(B)

120

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Temμm㎞

ぐq

Fig67.E丘bctofpH(A)andtemperature(B).onAguBactivities.AguAwas incubatedat37ーCin50mMbufferofeachpHfor30min.Amaximumactivity wastakenas100%.Incaseofstability,theenzymewastreatedateachpHin50 血Mbu伍eratoptimumtemperaturefbr30min,fbllowedbyassayingthe remainingactivityunderthestandardcondition.ForpHstability,theenzymewas treatedateachpHin50mMb㎡aer.就370Cfbr30min,fbllowedbyassayillgthe remai1血gactivityunders㎞dardcolldition.

(14)

(A)

血0

1玉.

Ag闘A

d り

1.6一 二 no 1.4一 a 、 .目 1.2一

1.0一 層 a ...

o.

同 0.6一

血ofAg腿A=6.67

雷1.22

0.4一 0.2一

A:8

1 1 , 層 ■ , 一〇.15 一〇.1 一〇.05

00,050.1

0.15

・で舶n

1/1㎎m輔 呵(mM4)

(B)

 ﹄ 8 0 ﹂ 鳥 評 .自 欄目 、 閣。 目 ε ヒ 刷

2

0

8

6

4

1

1

gniofAguB

KmofAguB=0.22

Vmax=0.33

一10 一5

'05

1/[NCP]m1Vt1

10

15

Fig.8KineticstudiesofAguA(A)andAguB(B)

(15)

盟 8 ◎ 0 7㎞ ●●o閥闘陶ol&π ㎝ 前躍諏醜侃 ㎞ †VGm●d馳 面 旬 i 0.1 0.01 o_z

Control4

466101214'1618202224 ㎞{㎞ ⊃

567891011

12h

A

A

   .轟 遭脚剛聯,噸 騨圏軸P鴨 廟嘲疇 朝鱒 一 ・覇 ゆ 欄 墜

. 耐_.講 』嘲繭 砂 輔 鮮 鞭 編 拳 嚇 隅盛 騨.鞭 脚

噸噛

Fig.9.Crossreactionofanti-AguAandanti-AguBwithcrudeextractsof

S.ruminantiumaftercultureinTYGmediumfor4-12h

Table1.Molecularmassand働ofagma垣nedei面mseandハ みcarbamoylp蒐 血esch鳩 amidohydrolasewithothersources.

AguA

AguB

source Molecu1組 コnass a

Molecularmass

a)

∫ ㎜

ガ㎜

P.aeruginosa

浸.伽

α襯

Z診4〃 η 四

Riceseedling

Soybean

Cucumber

45monomer

43homodimer

43homodimer

43homodimer

95homodimer

70monomer

36and47dieter

6.67

0.60

0.11

0.19

15.00

2.50

0.oa

37homodimer

33homohexamer

35homohexamer

o.a2

0.50

0.13

(16)

Table2.Effectsofmetalionsandsomechemicalreagentsonagmatine de㎞i1]鵬eandハ 乙carbamoylputrescinealnidohydrolase.

Relativeactivity(%)

Conc.1mM

Agma血edeiminase

N-carbamoylputrescine

amidohydrolase

None

EDTA

Iodoacetamide

Hg2+

Al3+

Caz+

Coz+

Cui+

Fe2+

Fe3+

Mgi+

MTI2+

Ni2+

Zn2+

50

m

O

6

68

10

5

2

2

62

0

-㎜

%

0

0

--m

O

37

64

(17)

論 文 審 査 結 果 要 旨

大 腸 菌 等 の 一 般 に 知 られ て い る グ ラ ム 陰 性 菌 の ペ プ チ ドグ リ カ ン層 に は,ム

レイ ン リポ タ ン パ ク 質

が 共 有 結 合 し て 存 在 し,外

膜 を 細 胞 壁 に つ な ぎ止 め て 安 定 化 す る 重 要 な 働 き を 演 じて い る 。 しか し,

グ ラ ム 陰 性 で 嫌 気 性 菌 で あ る381θηo醜oη

α∫rκ

履 η傭'翼 〃2にお い て は,本

ム レイ ン リ ポ タ ン パ ク 質 が 欠 失

し て,ま

る で こ れ に 取 っ て 代 わ る が ご と く カ ダ ベ リ ン若 し く は プ ト レ シ ン が ペ プ チ ドグ リカ ン のD一

グ ル タ ミ ン 酸 残 基 の α一カ ル ボ キ シ ル 基 す べ て に 共 有 結 合 し て 存 在 し,'細 胞 分 裂 に 必 須 の 構 成 成 分 と

な っ て い る 。&zμ 纏 ㎜ η枷 〃2に お い て,カ

ダ ベ リ ン 及 び プ ト レ シ ン は そ れ ぞ れL一

リ ジ ン お よ びL一 オ

ル ニ チ ン か ら構 成 的 に 細 胞 質 内 で 合 成 され,続

い て 細 胞 質 膜 上 で リ ピ ド中 間 体:ポ

リ ア ミ ン トラ ン ス

フ ェ ラ ー ゼ に よ りペ プ チ ドグ リカ ン リ ピ ド中 間 体 に 転 移 さ れ る 。 本 菌 に お い て リ ジ ン脱 炭 酸 酵 素 は,

L一 リ ジ ン だ け で な くL一 オ ル ニ チ ン も基 質 と して 認 識 し,反

応 産 物 と して プ ト レ シ ン を 生 成 す る オ ル

ニ チ ン脱 炭 酸 酵 素 活 性 を も持 っ て い る こ と が 明 ら か に な っ て い る 。

Di伽oromethylomichine(DFMO)は

上 記 酵 素 を 特 異 的 に 阻 害 し,合

成 培 地 に お け る本 菌 の 生 育 を 完

全 に 阻 害 す る が,天 然 培 地 及 び ア ル ギ ニ ン含 有 合 成 培 地 に お い て は 本 阻 害 剤 の 阻 害 効 果 は 見 られ な い 。

こ の よ うな 背 景 か ら本 研 究 者 は,本

菌 の ポ リア ミ ン 合 成 系 に お い て オ ル ニ チ ン 経 路 の 他 に 未 知 の 経 路

で プ ト レ シ ン が 合 成 され て い る と考 え,こ

の 未 知 回 路 の 検 索 に 取 り組 ん だ 。

最 初 に 本 研 究 者 は,(1)DFMOな

らび に 標 識 ア ル ギ ニ ン 含 有 合 成 培 地 で 生 育 さ せ た&濯

纏 ηαπ枷 配

に お い て 細 胞 質 画 分 に 標 識 ア グ マ チ ン 並 び に プ ト レ シ ン を 検 出 し た 。 本 発 見 は&z㈱

伽 瞬 配配 に お け

る プ ト レ シ ン は ア グ マ チ ン を 経 路 し て 生 合 成 さ れ て い る こ と を 示 唆 す る 。 従 っ て,本

研 究 者 は,本

究 室 の 蓼 等 に よ り決 定 され た&rκ 〃励 α纏 μ配 のDNA塩

基 配 列 デ ー タ を 参 考 に ア グ マ チ ン 回 路 に 関 わ る

agmaUnedeiminaseお

よ びN-carbamoylputrescine㎜idohydrolaseの2種

類 の 酵 素 遺 伝 子(08泌

及 び α8μB

と命 名)を8川

履 照 η吻M染

色 体DNAか

ら ク リー ニ ン グ し,さ

ら に 大 腸 菌 に お け る 組 換 え 酵 素 の 発 現

並 び に 単 離 ・精 製 に 成 功 し た 。(2)っ

ぎ に 本 研 究 者 は,本2種

類 の 酵 素 の 基 質 特 異 性,pH安

定 性,

熱 安 定 性,κ 配 値,分

子 質 量,な

らび に サ ブ ユ ニ ッ ト等 の 基 本 的 諸 性 質 を 決 定 し た 。 ま た,遺

伝 子 操

作 に よ り本2種

類 の 活 性 部 位 を 決 定 した 。

今 目,動

物 細 胞 に お け る プ ト レ シ ン 合 成 に お い て ア グ マ チ ン 経 路 と ガ ン細 胞 の 誘 発 に 関 し て 注 目 さ

れ て い る 。&剛

履 耀 π加 班 に お け る プ ト レ シ ン合 成 に 係 る ア グ マ チ ン経 路 の 発 見 及 び 生 化 学 的 証 明 は,

本 菌 に お け る ポ リア ミ ン 合 成 制 御 の 理 解 ば か りで な く 動 物 細 胞 に お け る ア グ マ チ ン 経 路 に よ る プ ト レ

シ ン構 成 制 御 機 構 を 理 解 す る 上 で の モ デ ル と成 り得 る も の で あ る 。

従 っ て,審

査 員 一 同 は,本

研 究 者 に 博 士(農

学)の

学 位 を 授 与 す る に 値 す る も の と 認 定 し た 。

参照

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