バクテリアにおける合成緩衝剤TRISの分解を可能にする、明らかに最近生まれたパッチワーク経路

バクテリアにおける合成緩衝剤TRISの分解を可能にする、明らかに最近生まれたパッチワーク経路

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.08.01.551466v1

View ORCID ProfileJohannes Holert, Aron Borker, Laura Lucia Nuebel, View ORCID ProfileRolf Daniel, View ORCID ProfileAnja Poehlein, Bodo Philipp
doi: https://doi.org/10.1101/2023.08.01.551466
この論文はプレプリントであり、査読認証を受けていません。
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要旨
広く使用されている合成化学物質2-アミノ-2-ヒドロキシメチル-プロパン-1,3-ジオール（TRIS）は、長い間生物学的に不活性であると考えられていた。ここでは、バクテリアにおけるTRISの完全な分解経路について述べる。偶然にも、Pseudomonas hunanensis Teo1が下水汚泥から分離され、TRISを唯一の炭素および窒素源として増殖できることが示された。ゲノム配列決定とトランスクリプトーム解析により、共役プラスミド上の移動性遺伝要素に組み込まれた隣接する2つの遺伝子クラスターが、TRISを用いた増殖中に発現上昇することが明らかになった。このプラスミドをP. putida KT2440に導入すると、この株はTRISで増殖できるようになり、これらのクラスターがTRISの完全な分解経路をコードしていることが確認された。大腸菌での異種遺伝子発現から、クラスターIはTRIS取り込みタンパク質、TRISデヒドロゲナーゼ、TRISアルデヒドデヒドロゲナーゼをコードし、これらはTRISの2-ヒドロキシメチルセリンへの酸化を触媒することが明らかになった。系統学的解析から、TRISデヒドロゲナーゼタンパク質はコリンデヒドロゲナーゼから進化したことが示唆される。クラスターIIにコードされる遺伝子は、メチルセリンヒドロキシメチルトランスフェラーゼとD-セリンデヒドラターゼをコードしており、2-ヒドロキシメチルセリンからピルビン酸への変換を触媒していると考えられる。その後、廃水精製システムからの濃縮により、Pseudomonas属とShinella属からさらにTRIS分解菌が単離されたが、これらはすべて、Teo1株と同様の遺伝的背景でそれぞれの遺伝子クラスターを保有していた。我々のデータは、TRIS分解が、複数の独立した代謝経路からの遺伝子集合と酵素適応によって進化したことを示している。ゲノムデータベースの検索から、TRIS分解は現在世界的に分布していることが示され、水平的な遺伝子転移によって広まったことが確認された。

利益相反声明
著者らは、競合する利益はないと宣言している。

著作権 このプレプリントの著作権者は著者/資金提供者であり、bioRxivにプレプリントの永続的な表示ライセンスを許諾している。CC-BY 4.0国際ライセンスの下で利用可能です。
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2023年8月1日掲載
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