Burkholderia属細菌のクロロ安息香酸分解遺伝子群発現の調節因子による制御

[要　約]

　Burkholderia属細菌のクロロ安息香酸分解系の（クロロ）安息香酸ジオキシゲナーゼやクロロカテコールオルソ開裂経路の遺伝子群の発現は，クロロ安息香酸類やクロロカテコール類により活性化されるLysR-typeやAraC/XylS-type の調節因子によって制御される。

[担当研究単位]　農業環境技術研究所　化学環境部　有機化学物質研究グループ　土壌微生物利用ユニット
[分　類]　学術

[背景・ねらい]

　ポリ塩化ビフェニル（PCB）は，その毒性のため生産が中止されているが，膨大な蓄積量があ り，その汚染は世界的規模に及んでいる。PCBの分解のためには，常温で行えることやコストの面から，分解微生物を利用するバイオレメディエーション技術の開発が期待されている。微生物によるPCBの分解は複数の微生物によって行われ，PCB分解菌によりPCBから中間代謝産物であるクロロ安息香酸 （CB）にまで分解され，次いで，CB分解菌により完全分解される。CB分解は，CBを（クロロ）安息香酸ジオキシゲナーゼ等によりクロロカテコールまで変換する上流経路と，クロロカテコールを完全分解する下流経路から成る。PCBを微生物により完全分解する技術の開発を目的として，3CB, 4CBを分解するBurkholderia sp. NK8株と2CBを分解する同TH2株を用いて，分解遺伝子群発現の制御機構を解析した。(図)

[成果の内容・特徴]

1. クロロ安息香酸分解経路の最初の酵素である（クロロ）安息香酸1,2-ジオキシゲナーゼ遺伝子の発現は調節因子により制御されている。NK8株のクロロ安息香酸ジオキシゲナーゼではLysR-typeの調節因子CbeRが，また，TH2株の2-ハロ安息香酸ジオキシゲナーゼではAraC/XylS-typeの調節因子CbdSが，それぞれ基質であるクロロ安息香酸類を認識して活性化され，分解遺伝子群からの分解酵素の生産を開始する。
2. NK8株のクロロ安息香酸分解経路の下流を担うクロロカテコールオルソ開裂経路遺伝子群の発現は，LysR-typeの調節因子TfdTにより制御される。クロロカテコールオルソ開裂経路遺伝子群の調節因子に関しては，これまで活性化物質としてクロロムコン酸類が知られていたが，TfdTはクロロカテコール類や上流の基質である3-クロロ安息香酸によっても活性化されることが確認された初の調節因子である。

[成果の活用面・留意点]

広いクロロ安息香酸分解能を持つNK8株の遺伝子群は，PCB分解菌の分解遺伝子群と組み合わせることでPCB分解に使うことができる。その際に，各分解遺伝子群の制御機構や活性化物質に関する知見は，最適の遺伝子群を組み合わせるための情報となる。

[その他]
 研究課題名 ： 環境微生物の難分解性芳香族化合物分解能の多様性に関する分子生物学・分子生態学的研究
 予算区分　 ： 生研機：基礎研究推進［環境微生物］
 研究期間　 ： 平成13年（平成9〜13年度）
 研究担当者 ： 小川直人，長谷部亮
 発表論文等 ： 1) Francisco, P. B. Jr. et al., The chlorobenzoate dioxygenase genes of Burkholderia sp. strain NK8
               involved in the catabolism of chlorobenzoates, Microbiology, 147(1), 121-133, (2001)
               2) Ogawa, N., et al., Construction of chimeric enzymes of benzoate dioxygenases from Burkholderi strains,
              The Pseudomonas 2001 Meeting, Abstract Book p.118, (2001) 他

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