大腸菌の全ての機能未知転写因子の支配下遺伝子群の同定と制御様式の解明

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18310133
• Research Institution: Hosei University
• Principal Investigator: 石浜 明 法政大学, 工学部, 教授 (80019869)
• Keywords: 転写因子 / 転写制御 / RNAポリメラーゼ / プロモーター / 転写調節ネットワーク / GENONIC SELEX / 大腸菌

Research Abstract

転写酵素RNAポリメラーゼの転写対象遺伝子群の選択は、転写因子との相互作用によって決定される。従って、ゲノムの転写パターンは、転写装置に結合する転写因子の交換によって変化する。大腸菌ゲノム配列分析から予測した約300種類の転写因子の中で約100は未だに生理機能未知である。転写因子が認識し結合するDNA部位を分析することで支配下遺伝子群を同定する目的で、「機能未知転写因子の迅速機能推定法」(GENOMIC SELEX法)を開発した。転写因子300種類の発現系を構築し、250種類の純化精製を行った。純化転写因子150種類に関して、GENOMIC SELEX法を駆使して、DNA結合配列を決定し、その情報から、支配下遺伝子を予測した。予測支配下遺伝子のそれぞれについては、ゲルシフト法、フットプリント法で、転写因子結合部位を同定し、また転写因子遺伝子欠損株や転写因子過剰発現系統から調整したRNAのS1マッピング法やプライマー伸長法で、菌体内の転写レベルを解析し,試験転写因子による転写制御を実証した。加えて、大腸菌ゲノムの約1,000種類のプロモーターを緑色蛍光蛋白遺伝子に融合したコレクションを構築し、予測遺伝子プロモーターへの転写因子の制御を系統的に解析した。これらの研究から、転写因子の多くが、従来知られていたより広い範囲の遺伝子群を統御し、また転写因子の支配-非支配の大きなネットワークカスケードの存在が明らかになりつつある。大腸菌の全ての機能未知転写因子の支配下遺伝子群の同定と転写制御機能の同定することで、ひとつの生物の全ての転写因子が関わるゲノム転写包括制御の全貌解明の展望が拓けて来た。

Research Products

• [Journal Article] 大腸菌ゲノム発現カスケード-「細胞個性学」事始め- (2007)
  • Author(s): 石浜 明
  • Journal Title: 日本ロボット学会誌 25 Pages: 32-35
• [Journal Article] The role of omega subunit of RNA Polymerase in expression of the relA gene in Escherichia coil. (2007)
  • Author(s): Chatterji, D, Ozoline, O, Ogawa, Y, Shimada, T, Ishihama,A.
  • Journal Title: FEMS Microbiol.Lett. 267 Pages: 51-55
• [Journal Article] Host factor Ebql : Selective inhibitor ob influenza virus RNA polymerase. (2007)
  • Author(s): Honda, A, Okamoto, T, Ishihama, A.
  • Journal Title: Genes Cells 12 Pages: 132-142
• [Journal Article] Enhancement of the synthesis of RpoN, Cra and H-NS by polyamines at the level of translation Escherichia coil cultures with glucose and glutamate. (2007)
  • Author(s): Terui, Y, Higashi, K, Taniguchi, S, Shigemasa, A, Nishimura, K, Kashiwagi, K, Yamamoto, K, Ishihara, A, Igarashi,K.
  • Journal Title: J.Bacteriol., 189 Pages: 2359-2368
• [Journal Article] Genomic SELEX search for target genes under the control of PhoQP-RstBA signal relay cascade. (2007)
  • Author(s): Ogasawara, H, Hasegawa, A, Kanda, E, Miki, T, Yamamoto, K, Ishihama,A.
  • Journal Title: J.Bacteriol. 189(in press)
• [Journal Article] PdhR (pyruvate dehydrogenase complex regulator) controls the respiratory electron transport system in Escherichia coli. (2007)
  • Author(s): Ogasawara, H, Ishida, Y, Yamada, K, Yamamoto, K, Ishihama,A.
  • Journal Title: J.Bacteriol. 189(in press)
• [Journal Article] Anaerobic regulation of citrate metabolism by CitAB two-components signal transduction in Escherichia coli. (2007)
  • Author(s): Yamamoto, K, Matsumoto, F, Oshima, T, Fujita, N, Ogasawara, N, Ishihama,A.
  • Journal Title: J.Bacteriol. 130(in press)
• [Journal Article] 大腸菌における金属ホメオスタシス (2007)
  • Author(s): 山本兼由, 石浜 明
  • Journal Title: バイオサイエンスとバイオインダストリー 64 Pages: 151-154
• [Journal Article] 代謝系を統合的に制御する包括転写因子-ひとつの生物に全ての転写因子の調節機能同定を目指して- (2007)
  • Author(s): 石浜 明
  • Journal Title: 生物の科学 遺伝 別冊21
• [Journal Article] 大腸菌ゲノムの転写包括制御-ひとつの生物の全ての転写因子の調節機能同定をめざして- (2007)
  • Author(s): 石浜 明
  • Journal Title: 実験医学 増刊号「転写因子をモデルとしたグローバル制御へのアプローチ」 (印刷中)
• [Journal Article] Enhancement of +1 frameshift by polyamines during translation of polypeptide release factor 2 in Escherichia coli. (2006)
  • Author(s): Higashi, K, Kashiwagi, K, Taniguchi, S, Terui, Y, Yamamoto, K, Ishihama, A, Igarashi,K.
  • Journal Title: J.Biol.Chem. 281 Pages: 9527-9537
• [Journal Article] The dynamic state of DNA topology is essential of genome condensation in bacteria. (2006)
  • Author(s): Ohniwa, R.L, Mirikawa, K, Kim, J, Ohta, T, Ishihama, A, Wada, C, Takeyasu,K.
  • Journal Title: EMBO J. 25 Pages: 5591-5602
• [Journal Article] Characterization of copper-inducible promoters regulated by CpxA/CpxR in Escherichia coil. (2006)
  • Author(s): Yamamoto, K, Ishihama, A.
  • Journal Title: Biosci.Biotechnol.Biochem. 70 Pages: 1688-1695
• [Journal Article] Multi-scale genetics towards understanding the hierarchy of transcription factor network in genome regulation. (2006)
  • Author(s): Ishihama, A, Ogasawara, H, Shimada, T, Teramoto, J, Hasegawa, A, Umezawa, Y, Yabuki, K, Ishida, Y, Inaba, T, Matsui, M, Kori, A, Yamada, K, Hirao, K, Yamamoto,K.
  • Journal Title: Micro-Nano Mechatronics Human Sci. 2006(in press)
• [Journal Article] 大腸菌細胞文化の遺伝子発現カスケード : 「細胞個性学」の幕開け (2006)
  • Author(s): 石浜 明
  • Journal Title: 蛋白質核酸酵素 51 Pages: 958-965
• [Book] Escherichia coil and Salmonella Cellular and Molecular Biology (2007)
  • Author(s): Ishihama, A.
  • Publisher: American Society for Microbiology Press, Washington,DC (in press)
• [Book] バイオインフォマティクス事典 (2007)
  • Author(s): 石浜 明
  • Publisher: 共立出版 東京
• [Book] タンパク質の事典 (2007)
  • Author(s): 石浜 明
  • Publisher: 朝倉書店
• [Book] タンパク質化学 (2007)
  • Author(s): 石浜 明
  • Publisher: 広川書店、東京