Sinorhizobium meliloti の複合体型cation/H⁺ antiporter のイオン選択性に関する解析

抄録

pha1遺伝子群(pha1AB-G)は、根瘤菌Sinorhizobium melilotiが細胞内に寄生する際に必須の遺伝子群として同定された。変異体の表現型解析からpha1遺伝子群はK⁺/H⁺ antiporterをコードすると考えられているが、輸送活性の詳細はほとんど不明である。Pha1システム類似の複合体型cation/H⁺ antiporter(CPA-3 family)は、枯草菌を始め数種の細菌からも同定されているが、興味深い事に輸送活性が確認されているCPA-3 family輸送体の殆どは、Pha1システムと異なりNa⁺選択性が極めて高く、K⁺の輸送能は無いという報告がある。そこで我々は、異種発現によりPhaシステムのイオン輸送活性の詳細な解析を試みた。アルカリ及びNa⁺感受性の大腸菌株（TO114株、nhaA^-, nhaB^-, chaA^-）にpha遺伝子群を導入した生育実験の結果、PhaシステムがTO114株のアルカリ及びNa⁺感受性を相補することを確認した。さらに、輸送活性の解析から、Pha システムがK⁺/H⁺ antiport活性を持ち、かつNa⁺/H⁺ antiport活性を持つという新規の知見を得た。またPha システムがアルカリ側に至適pHを持つこと、及びK⁺もしくはNa⁺に対するK_m、V_maxがpH依存的に変化することを明らかとした。