2016 Fiscal Year Annual Research Report
通性嫌気性細菌の中心代謝経路を制御するmRNAクロストーク
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16H06190
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| Research Institution | Akita Prefectural University |
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Principal Investigator |
宮腰 昌利 秋田県立大学, 生物資源科学部, 助教 (60755809)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 転写後調節 / サルモネラ / 大腸菌 / TCAサイクル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、古典的なセントラルドグマにおいて単にタンパク質の鋳型として考えられてきたmRNAが、他のmRNAと塩基対形成して発現を制御することが明らかにする。大腸菌やサルモネラをはじめとする通性嫌気性腸内細菌のTCAサイクル酵素群をコードするsdhCDAB-sucABCDオペロンmRNAの3'末端領域が、実際に酢酸キナーゼをコードするackA mRNAの翻訳開始領域と塩基対形成して、翻訳を抑制することを今年度明らかにした。さらに、GFP翻訳融合レポーターを用いた発現解析により、サルモネラではackAに加えて嫌気性フマラーゼをコードするfumBと、ackAに隣接する機能未知遺伝子yfbVが同様のメカニズムで制御されることを示した。しかしながら、大腸菌ではfumBとyfbVが塩基対形成領域の変異により制御されていないことを部位特異的変異導入により実証した。一方、大腸菌ではsucD 3'末端領域が新たにギ酸デヒドロゲナーゼをコードするfdoGとカタラーゼをコードするkatGと塩基対形成する塩基配列を獲得し、転写後レベルで制御していることを明らかにした。ackAはサルモネラ、大腸菌で共通して制御される遺伝子であり、特にSucDが誘導される酢酸を炭素源とする好気培養条件において顕著に発現が抑制されることをウェスタンブロットにより明らかにした。以上から、RNA制御因子の標的mRNAにおける変異の蓄積が転写後制御の欠落を、mRNAの3'末端領域における変異の蓄積が新たな標的mRNAの制御能の獲得を引き起こし、中心代謝経路のmRNAネットワークが多様化することが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
研究課題1について当初の計画通り、大腸菌とサルモネラにおいてsdhCDAB-sucABCDオペロンmRNAの3'末端領域が、酢酸キナーゼをコードするackA mRNAの翻訳開始領域と塩基対形成して、翻訳を抑制することをが実証された。研究課題２では、当初予想していたサルモネラのfumBに加えて、大腸菌、サルモネラで異なる遺伝子セットが制御されるという予期していない結果を得ることができた。研究課題3に必要な変異株の作成を完了した。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究課題3について、作成した変異株の解析に加え、in vitro翻訳系の解析を行う。研究課題4は、2016年9月にMelamedらによって大腸菌のRNA相互作用領域を網羅する結果がMolecular Cellに発表されたため、予定していた部分は中断する。前年度に予定していた発現解析に用いるプレートリーダーを購入できなかったため、今年度購入する。これに伴い、今年度予定していた高解像度蛍光顕微鏡およびFISH用蛍光プローブの購入を来年度以降に延期する。
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