Cbp2DとCbp2Eタンパク質の生理学的機能は,Cellvibrio japonicusの不溶性セルロースに依存した成長に重要である

科学分野:

• 微生物の生化学と酵素機能
• 環境微生物と栄養素の循環
• 多糖分解のゲノミクスと分子生物学

背景:

• 植物ポリサッカリドの微生物分解は 栄養素の循環に不可欠です
• セルビブリオ・ジャポニクスは,セルロース分解のための多くの予測された炭水化物活性酵素 (CAZymes) を有している.
• 以前の研究では,これらのCAZymesのサブセットだけがセルロース分解に不可欠であることが示されました.

研究 の 目的:

• C. japonicusによるセルロースの完全な分解に不可欠で最低限必要な酵素のセットを特定する.
• セルロース利用における特定のCAZymesと輸送システムの役割を明らかにする.
• 酵素効率と栄養素回収を重視して,C. japonicusにおけるセルロース利用モデルを改定する.

主な方法:

• セルロースの成長中の遺伝子発現を分析するためのトランスクリプトミクス (RNA-seq).
• 特定のCAZymeをコードする遺伝子の必要性を決定する遺伝子消去分析.
• エシェリキア・コライにおける異質的発現は,酵素の充足度を評価する.
• セルロデクストリンなどの中間産物を検出する代謝物質の分析

主要な成果:

• 6つのCAZymeをコードする遺伝子 (cel3B,cel5B,cel6A,lpmo10B,cbp2D,cbp2E) は,セルロース分解に不可欠であると特定されました.
• これらの遺伝子はβ-グルコシダース,エンドグルカナーゼ,セルロビオヒドロラーゼ,リチウムポリサハリド単酸化酵素,および2つの炭水化物結合タンパク質を含む酵素をコードする.
• セルロオリゴサカリドの効率的な吸収が観察され,セルロデクストリンの蓄積は最小限であった.
• トンB依存およびABCトランスポーターのアップレギュレーションは,効率的な栄養素除去を示唆しています.
• Cbp2DとCbp2Eのタンパク質は,以前よりセルロースの分解に直接的な役割を果たしています.

結論:

• 6つのCAZymesのコアセットは,C. japonicusによってセルロースの分解に不可欠です.
• セルロオリゴサッカライドの迅速な吸収は,エネルギー効率を最大化するための重要な戦略です.
• この発見は,セルロースの利用の洗練されたモデルを提供し,特定のCAZymesとトランスポーターの重要性を強調しています.