浸透圧性化合物のABCトランスポーターのサブユニットをエンコードするSynechocystis SP株PCC6803のGGTBCD遺伝子クラスターの分子分析

基質結合タンパク質（GGTB）と、グルコシルグリセロールの結合タンパク質依存性ABCトランスポーターの基質結合タンパク質（GGTB）と2つの統合膜タンパク質（GGTCおよびGGTD）をコードする遺伝子は、Synechocystis sp。のゲノムで同定されました。株PCC6803。これらの遺伝子は、この輸送システムのATP結合タンパク質をコードする、以前に特定されたGGTA遺伝子から約220 kb離れた染色体上にクラスター化されています。推定されたアミノ酸配列は、細菌および古細菌におけるマルトースおよびその他のDiおよびオリゴ糖の取り込みを媒介するABCトランスポーターの対応するサブユニットと有意な類似性を示しています。変異体は、APHII遺伝子カセットをGGTB、GGTC、およびGGTD遺伝子のコーディング領域に挿入することにより構築されました。これらの変異体は、グルコシルグリセロール、スクロース、トレハロースを取り上げる能力を失い、これらの化合物が同じシステムによって輸送されることを証明しました。推定シグナルペプチドエンコード配列を欠く切り捨てられたGGTB遺伝子を、大腸菌で発現し、ヒスチジンタグ付き可溶性タンパク質を生成しました。組換えGGTBタンパク質は、0.45ミクロムのKDでグルコシルグリセロールを結合し、スクロースに対する親和性とトレハロースに対する大幅に低い親和性を示しました。RT-PCRによる転写分析は、GGTBCD遺伝子クラスターの遺伝子がオペロンを形成することを示しました。GGTC特異的プローブを使用したRNAスロットブロット分析によって推定された転写レベルは、基底培地で成長した細胞では非常に低かったが、塩ショック後に大幅に増加した。

Genes encoding a substrate-binding protein (ggtB) and two integral membrane proteins (ggtC and ggtD) of the binding-protein-dependent ABC transporter for glucosylglycerol were identified in the genome of Synechocystis sp. strain PCC6803. These genes are clustered on the chromosome about 220 kb away from the previously identified ggtA gene, which encodes the ATP-binding protein of this transport system. The deduced amino acid sequences show significant similarities to corresponding subunits of ABC transporters mediating uptake of maltose and other di- and oligosaccharides in bacteria and archaea. Mutants were constructed by inserting an aphII gene cassette into the coding region of the ggtB, ggtC and ggtD genes. These mutants lost the ability to take up glucosylglycerol, sucrose and trehalose, proving that these compounds are transported by the same system. A truncated ggtB gene lacking the putative signal-peptide-encoding sequence was expressed in Escherichia coli yielding a histidine-tagged soluble protein. The recombinant GgtB protein bound glucosylglycerol with a KD of 0.45 microM and exhibited a somewhat lower affinity towards sucrose and a substantially lower affinity towards trehalose. Transcript analysis by RT-PCR indicated that the genes of the ggtBCD gene cluster form an operon. The transcript level estimated by RNA slot blot analysis using a ggtC-specific probe was very low in cells grown in basal medium but increased significantly after a salt shock.