〈Original Papers〉Proteome analysis of hyper glucose tolerance and metabolism of an acetic acid bacterium, Tanticharoenia sakaeratensis.

[要旨] 酢酸菌はα-proteobacteriaに属する細菌群で、自然界では果物や花の蜜など糖が蓄積する環境に広く分布する。多くの酢酸菌は、高い糖代謝能を有するとともに、エタノール発酵を行う酵母と共棲し、エタノールから酢酸を生成することをその特徴とする。世界各地の食酢醸造槽からも主要発酵菌として分離されている。多くの酢酸菌は比較的高いグルコース濃度下で増殖していくことが可能である。その中でも2002年にYukphanらによりタイで単離されたTanticharoenia sakaeratensisは、30％グルコース下でも増殖可能な酢酸菌である(1)。高濃度グルコース環境下では高浸透圧及び代謝阻害が生じ、一般的には増殖は困難である。我々はT.sakaeratensisのゲノム解析とプロテオーム解析により、T.sakaeratensisが有する30％グルコース下での増殖を可能とする機構および遺伝子を明らかにすることを目標とした。T.sakaeratensisのゲノム解析にはイルミナ社の次世代シーケンサーを用い、ドラフト配列から全遺伝子を決定した。プロテオーム解析には、T.sakaeratensisを0.5％および30％グルコースを含む培地での培養後、タンパク質を可溶性画分、細胞膜結合画分、および不溶性画分に分画し、一次元および二次元ポリアクリルアミドゲル電気泳動により解析した。0.5％と30％グルコース環境下で蓄積量の異なるタンパク質のN末アミノ酸配列を決定した。その結果、30％グルコース下ではピルビン酸脱炭酸酵素の蓄積量の増加や外膜タンパク質の蓄積量の減少が確認された。ピルビン酸脱炭酸酵素は高濃度グルコース環境下で過剰に作り出されたピルビン酸を、アセトアルデヒドを経て酢酸にする経路で機能すると考えられる。つまり、ピルビン酸脱炭酸酵素はT.sakaeratensisの高濃度グルコース環境下での増殖に深く関与することが示唆される。 [Abstract] Acetic acid bacteria (AAB), forming a divergent phylogenetic group within the alpha-proteobacteria, distribute in wide range of niches where sugar is accumulated, e.g. fruits, flower nectar and soils nearby in nature. AAB strains are phenotypically characterized with regard to their abilities to utilize a variety of carbon sources including ethanol, carbohydrates, organic acids and glycerol, and the most well-known feature of AAB is the oxidation of ethanol to acetic acid. Due to the economic importance in the productions of vinegar and other biochemical usefulness, isolation of AAB has been extensively carried out with numerous types of media containing suitable carbon sources (e.g. glucose, ethanol and mannitol), nitrogen sources and vitamins, and acetic acid for selection. T sakaeratensis, which was isolated as a new species of AAB from soil in Thailand, is characterized by tolerance of high glucose concentration up to 30％ D-glucose (1). To clarify mechanisms of the T sakaeratensis responding and overcoming the osmotic and metabolic stress from high glucose concentration, we have been performing comparative genome and proteome analyses. For the comparative proteome analysis, T sakaeratensis was grown in two media containing 0.5％ and 30％ glucose, proteins from the cells were fractionated into soluble, membrane-bound and SDS-mediated extractants, and analyzed by 1D and 2D gel electrophoresis. Comparison of protein profiles and amino acid sequencing indicates that accumulation of several geneproducts were regulated by the glucose concentration, e.g. one gene product involved in a pyruvate metabolism was accumulated and outer membrane proteins were decreased in the 30％ glucose condition