メタン生成古細菌の形成デヒドロゲナーゼ遺伝子の機能と調節maripaludis

Merthanococcus maripaludisは、2つの基質からメタンを生成できる中球性種の古細菌の種です：水素と二酸化炭素と形成。後者を研究するために、M。maripaludisの形成デヒドロゲナーゼ遺伝子を特定し、ゲノムには形成の利用に重要な2つの遺伝子クラスターが含まれていることがわかりました。系統解析により、2つの形成デヒドロゲナーゼ遺伝子セットは、メタノ菌系内の重複イベントから生じたことが示唆されました。最初の遺伝子クラスターは、形成デヒドロゲナーゼアルファ（FDHA）およびベータ（FDHB）サブユニットと推定形成輸送体（FDHC）のホモログと、炭酸アンヒドラゼ類似体をコードします。2番目の遺伝子クラスターは、FDHAおよびFDHBホモログのみをエンコードします。いずれかのFDHA遺伝子を欠く変異体は、形成上で部分的な成長欠陥を示したが、二重変異体は唯一のメタン生成基質として形成上で完全に成長することができなかった。FDH遺伝子発現の調査により、両方の遺伝子クラスターの転写がH（2）の存在によって制御され、形成の存在によって制御されることが明らかになりました。

Methanococcus maripaludis is a mesophilic species of Archaea capable of producing methane from two substrates: hydrogen plus carbon dioxide and formate. To study the latter, we identified the formate dehydrogenase genes of M. maripaludis and found that the genome contains two gene clusters important for formate utilization. Phylogenetic analysis suggested that the two formate dehydrogenase gene sets arose from duplication events within the methanococcal lineage. The first gene cluster encodes homologs of formate dehydrogenase alpha (FdhA) and beta (FdhB) subunits and a putative formate transporter (FdhC) as well as a carbonic anhydrase analog. The second gene cluster encodes only FdhA and FdhB homologs. Mutants lacking either fdhA gene exhibited a partial growth defect on formate, whereas a double mutant was completely unable to grow on formate as a sole methanogenic substrate. Investigation of fdh gene expression revealed that transcription of both gene clusters is controlled by the presence of H(2) and not by the presence of formate.