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

2008 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18310133
• Research Institution: Hosei University
• Principal Investigator: 石浜 明 Hosei University, 生命科学部, 教授 (80019869)
• Keywords: 転写因子 / 転写包括制御 / RNAポリメラーゼ / プロモーター / 転写制御ネットワーク / GENOMIC SELEX / 大腸菌 / 環境応答

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。ゲノム配列分析から予測した約300種類の大腸菌転写因子の中で約100は、未だに生理機能未知である。機能未知の推定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、石浜らは機能未知転写因子の迅速機能推定法Genomic SELEX法を開発した。本研究では、これを利用して、大腸菌の全ての転写因子の支配下遺伝子群を同定することでそれらの転写調節機能の同定し、その上で各転写因子の転写制御作用機構の解析することで、ひとつの生物で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を目指した。本年度は、大腸菌転写因子300種のうち、290種の発現系を確立し、280種に関しては精製純化した。純化転写因子と、大腸菌ゲノムDNA断片混合物を利用して、転写因子が認識結合するDNA塩基配列を決定し、その結果から、制御支配下遺伝子群を予測するGenomic SELEX法を開発した。本年度は、機能未知転写因子80種を中心に、転写因子150種に関して、Genomic SELEX解析を実施した。多数の転写因子の支配下遺伝子群を同定出来たことで、(1)10種類以上のプロモーター群を支配する新種「包括転写因子」の発見、(2)10種類以上もの転写因子の制御を受ける「多因子支配プロモーター」の発見、(3)ひとつの転写因子支配下に別の転写因子遺伝子が含まれる「転写因子ネットワーク」の発見など、原核細胞の転写制御の新しい局面を明らかにすることが出来た。研究の戦略・戦術の有効姓が確認できたので、ひとつの生物の全転写因子の制御機能の解明の展望が開けて来た。

Research Products

• [Journal Article] Characterization of CitA-CitB signal transduction activating genes involved in anaerobic citrate catabolism in Escherichia coli. (2009)
  • Author(s): Yamamoto, K., Matsumoto, F., Minagawa, S., Oshima, T., Fujita, N., Ogasawara, N., Ishihama, A.
  • Journal Title: Biosci. Biotechnol. Biochem. 133 Pages: 6080-6084
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] AIIR is the allantoin/glyoxylate-sensing master regulator of the genes for degradation and reutilization of purines. (2008)
  • Author(s): Hasegawa, A., Ogasawara, H., Kori, A., Ishihama, A.
  • Journal Title: Microbiology 154 Pages: 3366-3378
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Involvement of RNA binding protein Hfq in the post-tanscriptional regulation of invE gene expression in Shigella sonnei. (2008)
  • Author(s): Mitobe, J., Ishihara, T., Ishihama, A., Watanabe, H.
  • Journal Title: J. Biol. Chem. 283 Pages: 5738-5747
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The Escherichia coli RutR transcription factor binds at targets within genes as well as intergenic regions. (2008)
  • Author(s): Shimada, T., Ishihama, A., Busby, S. J. W, Grainger, D. C.
  • Journal Title: Nucleic Acids Res. 36 Pages: 3950-3955
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Single live-bacterial cell assay of promoter activity and regulation. (2008)
  • Author(s): Teramoto, J., Hasegawa, A., Kori, A., Magdy, E-S., Nakajima, M., Lin, Y-C., Yamanshi, Y., Arai, F., Fukuda, T., Ishihama, A.
  • Journal Title: Micro-Nano Mechatronics and Human Science 2008 Pages: 301-306
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The uncharacterized YdhM is the regulator of the nemA gene, coding for N-ethylmaleimide reductase. (2008)
  • Author(s): Umezawa, Y., Ogasawara, H., Shimada, T., Kori, A., Ishihama, A.
  • Journal Title: J. Bacteriol. 190 Pages: 5890-5897
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Anaerobic regulation of citrate fermentation by CitAB in Escherichia coli. (2008)
  • Author(s): Yamamoto, K., Matsumoto, F, Oshima, T., Fujita, N., Ogasawara, N., Ishihama, A.
  • Journal Title: Biosci. Biotechnol. Biochem. 72 Pages: 3011-3014
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Involvement of multiple transcription factors for metal-induced spygene expression in Escherichia coli. (2008)
  • Author(s): Yamamoto, K., Ogasawara, H., Ishihama, A.
  • Journal Title: J. Biotechnol. 133 Pages: 6080-6084
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Comprehensive analysis of the recognition sequences of DNA-binding transcription factors within the Esherichia coli genome using a newly developed‘Promoter Chip" (2008)
  • Author(s): Yamamoto, K., Shimada, T., Ishihama, A.
  • Journal Title: Micro-Nano Mechatronics and Human Science 2008 Pages: 307-310
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] On-chip temperature sensing and control for cell immobilization and culture system (2008)
  • Author(s): Yamanishi, Y., Chow, E., Teramoto, J., Magariyama, Y., Ishihama, A., Fukuda, T., Arai, F
  • Journal Title: Micro-Nano Mechatronics and Human Science 2008 Pages: 295-300
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 多因子が関与する大腸菌Curli線毛発現制御機構の解明 (2009)
  • Author(s): 小笠原寛 郡彩子 山田佳代子山本兼由石浜明
  • Organizer: 日本農芸化学会2009年度大会
  • Place of Presentation: 国際会議場・福岡
  • Year and Date: 20090327-20090329
• [Presentation] ウラシル/チミンを感知する転写因子RutRによるピリミジン合成/分解経路に関与する遺伝子群の制御機構の解析 (2009)
  • Author(s): 島田友裕, 平尾貴世, 郡彩子, 山本兼由, 石浜 明
  • Organizer: 日本農芸化学会2009年度大会
  • Place of Presentation: 国際会議場・福岡
  • Year and Date: 20090327-20090329
• [Presentation] Comprehensive analysis for the recognition sequences of DNA-binding transcription factors within the E. coli genome using the newly developed‘Promoter Chip' (2009)
  • Author(s): Yamamoto, K., Shimada, T., Ishlhama, A.
  • Organizer: 21st RNA Polymerase Workshop
  • Place of Presentation: Bristol, UK
  • Year and Date: 20090324-20090325
• [Presentation] 大腸菌転写因子YpdB支配下制御遺伝子群の同定と制御機構の解明 (2009)
  • Author(s): 稲葉 達也, 山田佳代子, 郡 彩子, 石浜 明
  • Organizer: 日本ゲノム微生物学会第3回年会
  • Place of Presentation: 中央大学・東京
  • Year and Date: 20090306-20090308
• [Presentation] Quorum Sensing転写因子QseAの調節機能の解析 (2009)
  • Author(s): 小林尚貴, 寺本 潤, 石浜 明
  • Organizer: 日本ゲノム微生物学会第3回年会
  • Place of Presentation: 中央大学・東京
  • Year and Date: 20090306-20090308
• [Presentation] Genomic SELEXを用いた大腸菌転写因子LeuOの転写制御機構解析 (2009)
  • Author(s): 島田友裕, 山本兼由, 石浜明
  • Organizer: 日本ゲノム微生物学会第3回年会
  • Place of Presentation: 中央大学・東京
  • Year and Date: 20090306-20090308
• [Presentation] 嫌気条件で誘導される大腸菌新規核様体タンパク質 (2009)
  • Author(s): 寺本 潤, 吉村成弘, 竹安邦夫, 石浜 明
  • Organizer: 定領域研究「バイオ操作」第7回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: エレクトローンホール宮城・仙台
  • Year and Date: 20090306-20090307
• [Presentation] 大腸菌ゲノム転写の包括制御 (2009)
  • Author(s): 石浜 明
  • Organizer: 定領域研究「バイオ操作」第7回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: エレクトローンホール宮城・仙台
  • Year and Date: 20090306-20090307
• [Presentation] Genomic SELEX search for regulation targets by 100 species of uncharacterized transcription factors from E. coli (2009)
  • Author(s): Ishihama, A.
  • Organizer: 12^<th> Transcription Assembly
  • Place of Presentation: Chandigarh, India
  • Year and Date: 20090302-20090305
• [Presentation] Global regulation of genome transcription : Multi-factor promoters and multi-factor networks (2008)
  • Author(s): Ishihama, A.
  • Organizer: 2008 Asian Academic Seminar(AAS)
  • Place of Presentation: Bangalore, India
  • Year and Date: 20081227-20081231
• [Presentation] 植物由来の配糖体取り込み系を制御する大腸菌転写因子AscGの機能解明 (2008)
  • Author(s): 石田雄士, 郡 彩子, 石浜明
  • Organizer: 第31回日本分子生物学会年会第81回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 国際展示場・神戸
  • Year and Date: 20081209-20081212
• [Presentation] 大腸菌転写因子YpdBによる制御遺伝子の同定と制御機構の解明 (2008)
  • Author(s): 稲葉達也, 山田佳代子, 郡 彩子, 石浜 明
  • Organizer: 第31回日本分子生物学会年会第81回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 国際展示場・神戸
  • Year and Date: 20081209-20081212
• [Presentation] 多因子が関与するCurii織毛発現調節の分子機構の解明 (2008)
  • Author(s): 小笠原寛, 山田佳代子, 郡 彩子, 山本兼由, 石浜 明
  • Organizer: 第31回日本分子生物学会年会第81回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 国際展示場・神戸
  • Year and Date: 20081209-20081212
• [Presentation] Quorum Sensing転写因子QseAの調節機能の解析 (2008)
  • Author(s): 小林尚貴, 寺本 潤, 山田佳代子, 石浜 明
  • Organizer: 第31回日本分子生物学会年会第81回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 国際展示場・神戸
  • Year and Date: 20081209-20081212
• [Presentation] ChIP-chip法による大腸菌転写因子RutRのゲノム上結合領域の同定 (2008)
  • Author(s): 島田友裕, 石浜 明, Busby, S. J. W., Grainger, D.
  • Organizer: 第31回日本分子生物学会年会第81回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 国際展示場・神戸
  • Year and Date: 20081209-20081212
• [Presentation] 大腸菌の嫌気条件下発現新規核様体蛋白質の同定と特性解析 (2008)
  • Author(s): 寺本潤, 吉村成弘, 郡 彩子, 竹安邦夫, 石浜 明
  • Organizer: 第31回日本分子生物学会年会第81回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 国際展示場・神戸
  • Year and Date: 20081209-20081212
• [Presentation] 定常期におけるポリアミンの大腸菌の生存率維持に果たす役割 (2008)
  • Author(s): 照井祐介, 東恭平, 田部井譲, 秋山真律子. 富取秀行, 山本兼由, 石浜明, 五十嵐一衛, 柏木敬子
  • Organizer: 第31回日本分子生物学会年会第81回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 国際展示場・神戸
  • Year and Date: 20081209-20081212
• [Presentation] ポリマー製マイクロブリッジを用いた細胞固定培養システム (2008)
  • Author(s): 山西陽子, 寺本 潤, 曲山幸生, 石浜 明, 福田敏男, 新井史人
  • Organizer: 第18回化学とマイクロ・ナノシステム研究会
  • Place of Presentation: 京都大学・京都
  • Year and Date: 20081207-20081209
• [Presentation] Single live-cell assay of promoter activity and regulation. (2008)
  • Author(s): Teramoto, J., Hasegawa, A., Shohata, E., Kori, A., Magdy, E-S. H. Nakajima, M., Lin, Y-C., Yamanishi, Y., Magariyama, Y., Arai, F., Fukuda, T., Ishihama, A.
  • Organizer: Micro-Nano Mechatronics Human Sci. Symp.
  • Place of Presentation: Nagoya, Japan
  • Year and Date: 20081109-20081111
• [Presentation] Distribution of a DNA-binding Protein using the Novel‘Promoter Chip' (2008)
  • Author(s): Yamamoto, K., Ishihama, A.
  • Organizer: Micro-Nano Mechatronics Human Sci. Symp.
  • Place of Presentation: Nagoya, Japan
  • Year and Date: 20081109-20081111
• [Presentation] On-chip temperature sensing and control for cell immobilization and culture system (2008)
  • Author(s): Yamanishi, Y., Chow, E., Teramoto, J., Magariyama, Y., Ishihama, A., Fukuda, T., Arai, F.
  • Organizer: Micro-Nano Mechatronics Human Sci. Symp.
  • Place of Presentation: Nagoya, Japan
  • Year and Date: 20081109-20081111
• [Presentation] 大腸菌転写因子AscGの制御機能の解明 (2008)
  • Author(s): 石田雄士, 郡 彩子, 石浜 明
  • Organizer: 2008年日本ゲノム微生物学会若手の会
  • Place of Presentation: 大学セミナーハウス・八王子
  • Year and Date: 20081106-20081107
• [Presentation] 大腸菌csgDプロモーターの制御 : 原核生物の多因子支配プロモーター (2008)
  • Author(s): 小笠原寛, 郡 彩子, 山田佳代子, 山本兼由, 石浜 明
  • Organizer: 2008年日本ゲノム微生物学会若手の会
  • Place of Presentation: 大学セミナーハウス・八王子
  • Year and Date: 20081106-20081107
• [Presentation] Genomic SELEXとChIP-chip法による大腸菌機能未知転写因子YcdCのゲノム上結合領域の同定 (2008)
  • Author(s): 島田友裕, Grainger, D., Busby, S. J. W., 山本兼由, 石浜 明
  • Organizer: 2008年日本ゲノム微生物学会若手の会
  • Place of Presentation: 大学セミナーハウス・八王子
  • Year and Date: 20081106-20081107
• [Presentation] 単一細胞観測系による大腸菌遺伝子プロモーター強度測定 (2008)
  • Author(s): 寺本 潤, 長谷川明子, E-S. H. Magdy, 郡 彩子, 中島正博, 林育菁, 小笠原 寛, 曲山幸生, 新井史人, 福田敏男, 石浜 明
  • Organizer: 特定領域研究「バイオ操作」第6回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: キャンパスプラザ・京都
  • Year and Date: 20080613-20080614
• [Presentation] Multi-factor promoters and multi-factor networks. (2008)
  • Author(s): Ishihama, A., Ogasawara, H., Shimada, T., Teramoto, J., Hasegawa, A., Umezawa, Y., Kori, A., Yamada, K., Yamamoto, K.
  • Organizer: 20^<th> RNA Polymerase Workshop
  • Place of Presentation: York, UK
  • Year and Date: 20080416-20080417
• [Presentation] 20 years of progress with RNA polymerase (2008)
  • Author(s): Ishihama, A.
  • Organizer: 20^<th> RNA Polymerase Workshop
  • Place of Presentation: York, UK
  • Year and Date: 20080316-17
• [Presentation] 新規ゲノム研究資材を用いたゲノム機能解析 (2008)
  • Author(s): 山本兼由, 石浜 明
  • Organizer: 日本農芸化学会2008年関東支部大会
  • Place of Presentation: 山梨大学・甲府
  • Year and Date: 2008-10-11
• [Presentation] 大腸菌における全リボソーム蛋白質遺伝子の発現解析 (2008)
  • Author(s): 梅林 章, 片寄純也, 石浜明, 前田理久
  • Organizer: 日本農芸化学会2008年関東支部大会
  • Place of Presentation: 山梨大学・甲府
  • Year and Date: 2008-10-11
• [Book] Escherichia coli and Salmonella (2009)
  • Author(s): Ishihama, A.
  • Total Pages: 1050
  • Publisher: American Society for Microbiology (ASM), Washington, USA