DNA gyrase of is characterized as Type II bacterial topoisomerase and its activity is differentially regulated by PprA in vitro

Kota, S.*; Rajpurohit, Y. S.*; Charaka, V. K.*; 佐藤 勝也; 鳴海 一成*; Misra, H, S.*

Extremophiles, 20(2), p.195 - 205, 2016/03

https://doi.org/10.1007/s00792-016-0814-1

The multipartite genome of forms toroidal structure. It encodes topoisomerase IB and both the subunits of DNA gyrase (DrGyr) while lacks other bacterial topoisomerases. Recently, PprA a pleiotropic protein involved in radiation resistance in has been suggested for having roles in cell division and genome maintenance. In vivo interaction of PprA with topoisomerases has also been shown. DrGyr constituted from recombinant gyrase A and gyrase B subunits showed decatenation, relaxation and supercoiling activities. Wild type PprA stimulated DNA relaxation activity while inhibited supercoiling activity of DrGyr. Thus, we showed that DrGyr confers all three activities of bacterial type IIA family DNA topoisomerases, which are differentially regulated by PprA, highlighting the significant role of PprA in DrGyr activity regulation and genome maintenance in .

Effect of the space environment on the induction of DNA-repair related proteins and recovery from radiation damage

小林 泰彦; 渡辺 宏; 菊地 正博; 鳴海 一成

Advances in Space Research, 25(10), p.2103 - 2106, 2000/00

https://doi.org/10.1016/S0273-1177(99)01061-3

1994年7月にスペースシャトル・コロンビアを用いて実施された第2次国際微小重力実験室(IML-2)において、放射線抵抗性細菌Deinococcus radioduransの放射線障害からの回復が地上よりも宇宙環境で促進されることを見いだした。そこで、1996年9月にシャトル/ミール・ミッション4号機を用いて実施された宇宙放射線計測プロジェクトにおいて、本細菌のDNA修復系蛋白質の誘導に及ぼす宇宙環境の影響を調べたところ、宇宙環境下では、本細菌においてわれわれが新たに発見した新規DNA修復系遺伝子pprAにコードされる蛋白質の誘導合成が地上よりも促進されることを見いだした。また、本細菌の放射線感受性変異株rec30では、その促進効果が現れないことが明らかになった。

The Deinococcus radiodurans uvrA gene; Identification of mutation sites in two mitomycin-sensitive strains and the first discovery of insertion sequence element from deinobacteria

鳴海 一成; K.Cherdchu*; 北山 滋*; 渡辺 宏

Gene, 198, p.115 - 126, 1997/00

https://doi.org/10.1016/S0378-1119(97)00301-6

放射線抵抗性細菌デイノコッカス・ラジオデュランスのマイトマイシン感受性株3021と2621をマイトマイシン抵抗性に復帰させることのできるDNA領域を限定することにより、感受性株の変異原因遺伝子であるuvrA遺伝子を同定した。感受性株由来のDNAを解析し、正確な変異部位を決定した結果、一方の株ではuvrA遺伝子の開始コドンを含む144塩基対の欠損が生じており、もう一方の株ではuvrA遺伝子の中にトランスポゾンが挿入していることが明らかになった。デイノコッカス属からトランスポゾンを発見したのは、これが初めてであり、このトランスポゾンをIS2621と命名した。IS2621は、トランスポセーヌ遺伝子とその制御遺伝子から構成されており、これらの遺伝子をtnpA,tnpRと命名した。

Changes in cellular proteins of Deinococcus radiodurans following -irradiation

田中 淳; 平野 久*; 菊地 正博; 北山 滋*; 渡辺 宏

Radiation and Environmental Biophysics, 35, p.95 - 99, 1996/00

https://doi.org/10.1007/BF02434031

放射線耐性細菌であるDeinococcus radioduransの線照射による蛋白質の変化を二次元電気泳動法により調べた。6kGy照射により、13種以上の蛋白質が減少または消失し、9種の蛋白質が増加または出現した。増加または出現した蛋白質のうち、3つの蛋白質は線量に依存して増加し、また放射線感受性株では誘導が見られないことから、放射線耐性に直接関与する蛋白質であることが示唆された。このうち、分子量約46kDaの蛋白質は紫外線照射や線照射後の培養によっても多量に増加される特徴を持ち、さらに部分アミノ酸配列分析から大腸菌の延長因子(EF-Tu)蛋白質と高い相同性があることが明らかとなった。また分子量約60kDaの蛋白質は線照射後の培養とマイトマイシンC処理により強く誘導されることから、DNA修復に関与する蛋白質であることが示唆された。

細胞の「ストレス蛋白質」の意外な役割

小林 泰彦

放射線と産業, (56), 55, 47 Pages, 1992/12

生物の固体や細胞を、急に平常よりも数度高い温度にさらすと、「熱ショック蛋白質群」が誘導される。この現象は熱の他にも酸素欠乏や重金属などの様々なストレスによっても引き起こされることから、最近ではもう少し広い意味でストレス応答ともよばれている。ストレス蛋白質の構造は、大腸菌からヒトに至るまで進化的に非常によく保存されており、生物進化の早い段階で発達した、生命にとって普遍的に重要なものであることをうかがわせるが、ごく最近、それらの機能が分子のレベルで相次いで明らかになった。放射線も、細胞のストレス応答を引き起こす要因のひとつであるが、筆者らは放射線抵抗性細菌Deinococcus radioduransの著しい放射線耐性機構を研究しており、この細菌が放射線や熱などのストレスを受けた際に誘導される蛋白質をいくつか発見し、それらの構造と機能の解明を目指している。

Characterization of radiation-induced proteins in Deinococcus radiodurans

田中 淳*; 渡辺 宏; 野澤 蘭子; Q.Hu*; 北山 滋*

Proc. of Int. Conf. on Radiation Effects and Protection, 0, p.160 - 165, 1992/00

放射線耐性細菌であるD.radioduransは線照射により約10種の蛋白質を誘導する。これらの蛋白質は他のストレス処理によっても誘導される。特に分子量41kDaの蛋白質は紫外線や熱処理によっても誘導され、またレクチンを用いた検出から糖鎖を持つとともにアミノ酸配列の分析から大腸菌のElongation Factor Tu蛋白質と高い相同性を持つことが明らかとなった。また分子量56kDaの蛋白質は線とマイトマイシンCにより強く誘導されることからDNA修復に直接関係する未知の蛋白質である可能性が示唆された。さらにこれら2つの蛋白質は放射線感受性株では誘導されないことから、耐性を示す株に特異的に誘導される特徴を持つと思われる。

Isolation and properties of plasmids from Deinococcus radiodurans sark

S.H.Sjarief*; 菊地 正博; 栗田 比呂美*; 北山 滋*; 渡辺 宏

JAERI-M 90-076, 17 Pages, 1990/05

JAERI-M-90-076.pdf:1.21MB

放射線抵抗性細菌であるDeinococcus radioduransは、5kGyまでの線量で生じるところの2本鎖切断を含めた種々のDNA損傷を修復することができる。この修復機構を明らかにするためには、遺伝子解析に使用するクローニングベクターを開発する必要があり、著者らはそのためにD.radioduransサーク株からプラスミドの分離を試みた。その結果、0.6%低融点アガロースを用いて、冷却しながら電気泳動すると、プラスミドの分離が良く、純度の高いDNAを回収できることがわかった。この方法で回収した3種類のプラスミド(P2、P3、P4)の分子量は、それぞれ、36、45、87kbpであった。また、分子量から、P2、P3は、Mackayらが報告したpUE10、pUE11であると推定されるが、P4は、本研究において新たに見い出されたものである。P2については、種々の制限酵素切断結果に基づき、制限酵素地図を作成した。

の放射線誘導性遺伝子の機能解析

池上 和貴*; 佐藤 勝也; 鳴海 一成*

no journal, , 

放射性抵抗性細菌は、他の生物にとって致死効果を示す電離放射線やUVに対して極めて耐性を持つ。のマイクロアレイ解析から、放射線照射後、最も高く発現上昇する遺伝子の一つとして遺伝子が知られている。DdrBタンパク質は、一本鎖DNA結合タンパク質であるが、これまでに構造解析されている他のすべての一本鎖結合タンパク質とは異なり、特徴的な構造を持つ。ドラフトゲノム解析から、のゲノムには、遺伝子が1コピー存在することが分かっている。しかし、その機能については、ほとんど明らかにされていない。そこで、の遺伝子破壊株を作製し、における遺伝子の役割や機能について解析を行った。

放射線抵抗性細菌におけるDNA修復応答制御遺伝子の機能解析

黒澤 飛翔*; 佐藤 勝也; 鳴海 一成*

no journal, , 

属細菌は、放射線、UV、アルキル化剤、酸化剤、乾燥等で誘発される様々なDNA損傷に対する修復能力を有している。を用いたこれまでの研究で、DNA修復を促進する多面的タンパク質PprA (pleiotropic protein promoting DNA repair)とDNA修復時における遺伝子の発現誘導を活性化する制御タンパク質PprI (inducer of PprA)が発見されている。本研究は、PprIタンパク質に着目し、属細菌のDNA修復機構の共通原理を見出すことを目的とした。及びの遺伝子破壊株を作製し、DNA変異原に対する感受性を野生株と比較した。遺伝子破壊株は、遺伝子破壊株と同様に、線, 紫外線, MMCに対して野生株よりも感受性を示した。これに加えて、遺伝子破壊株は、ブレオマイシンと過酸化水素にも感受性を示した。これらのことから、PprIタンパク質は両菌種において、DNAに誘発された鎖切断, 酸化損傷, ピリミジンダイマー, アルキル化及び鎖間架橋の修復に関わっていると考えられた。