大腸菌の全ての転写因子の調節機能とネットワーク全体像の解明

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21241047
• Research Institution: Hosei University
• Principal Investigator: 石浜 明 Hosei University, 企画・戦略本部, 特任教授 (80019869)
• Keywords: 転写調節 / 転写因子 / ゲノム制御 / 環境応答 / Genomic SELEX / Phenotype microarray / 原核生物 / 大腸菌

Research Abstract

転写酵素RNAポリメラーゼは、転写因子との相互作用で、ゲノムから転写対象遺伝子を選択し、転写因子の交換でゲノムの遺伝子発現パターンが変化する。ゲノム転写包括制御機構の解明を目標に、大腸菌の300種類転写因子の全てについて、制御支配下遺伝子群の同定と制御機能の解析を実施した。転写因子の制御標的については、本研究で開発したGenomic SELEX法で、純化転写因子が認識結合するDNA配列を決定することで同定した。分子生物学勃興期からのモデル生物である大腸菌でも、凡そ100種転写因子に関しては、機能未知であった。既知転写因子についても、制御標的のひとつまたは数個の遺伝子の解析に終わっていた。しかし、研究初年度で、凡そ半数の転写因子に関して、SELEX解析を実施し、標的の全体像を明らかにすることが出来た。一方、転写因子の特異抗体を作製し定量的免疫染色法で、大腸菌各種培養条件での細胞内濃度の決定を実施した。本年度、約100種の転写因子濃度を決定した。また転写因子の活性に影響を与える物質と環境要件に関しては、形質マイクロアレイ法(Phenotype microarray)で探索した。存在する転写因子の活性が、これら要素・要因で制御されていることが明らかになった。この戦略での研究を継続することで、ゲノム転写制御の全体像の解明を目指す。研究終了時には、ひとつの生物の、すべての転写因子の制御機能を解明を、世界に先駆けて成功させたい。

Research Products

• [Journal Article] Prokaryotic genome regulation : Multi-factor promoters, multi-target regulators and hierarchic networks. (2010)
  • Author(s): Ishihama, A.
  • Journal Title: FEMS Microb.Rev. 34(In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Promoter regulation of the E.coli csgD gene : Interplay between eight transcription factors in promoter binding. (2010)
  • Author(s): Ogasawara, H., Yamada, K., Kori, A., Yamamoto, K., Ishihama, A.
  • Journal Title: Microbiology 156(In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Nucleic Acids Res. (2010)
  • Author(s): Teramoto, J., Yoshimura, S.H., Takeyasu, K., Ishihama, A.
  • Journal Title: A novel nucleoid protein of Escherichia coli induced under anaerobic growth conditions. 38(In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Participation of regulator AscG of the β-glucoside utilization operon in regulation of the propionate catabolism operon. (2009)
  • Author(s): Ishida, Y., Kori, A., Ishihama, A.
  • Journal Title: J.Bacteriol. 191 Pages: 6136-6144
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Two modes of autoregulation of the murR repressor in Escherichia coll. (2009)
  • Author(s): Ishii, D., Ishihama, A., Yamamoto, K.
  • Journal Title: Biosci. Biotechnonl. Biochem. 73 Pages: 90421-1-3-350
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Involvement of RNA-binding protein Hfq in the osmotic-response regulation of invE gene expression in Shigella sonnei. (2009)
  • Author(s): Mitobe, J., Morita-Ishihara, T., Ishihama, A., Watanabe, H.:
  • Journal Title: BMC Microbiol. 9 Pages: 110
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Regulation of the E.coli csgD gene encoding the master regulator of biofilm formation : Interplay between multiple transcription factors 0925023GC004 Micro-Nano Mechatronics Human Sci. (2009)
  • Author(s): Ogasawara, H., Kori, A., Yamada, K., Yamamoto, K., Ishihama, A.
  • Journal Title: 2009 Pages: 186-190
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Genomic SELEX for the genome-wide search of regulation targets by transcription factors : SELEX-clos and SELEX-chip procedures. (2009)
  • Author(s): Shimada, T., Fujita, N., Yamamoto, Y., Ishihama, A.
  • Journal Title: Micro-Nano Mechatronics Human Sci. 2009 Pages: 175-178
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Involvement of leucine-reponse transcription factor LeuO in regulation of the genes for sulfa-drug efflux. (2009)
  • Author(s): Shimada, T., Yamamoto, K., Ishihama, A.
  • Journal Title: J.Bacteriol. 191 Pages: 4552-4571
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Anaerobiosis-Induced novel nucleoid protein of Escherichia coli. Architectural role in genome DNA compaction. (2009)
  • Author(s): Teramoto, J., Yamada, K., Kobayashi, N., Kori, A., Yoshimura, S.H., Takeyasu, K., Ishihama, A.
  • Journal Title: Micro-Nano Mechatronics Human Sci. 2009 Pages: 179-182
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Single live-bacterial cell assay of promoter activity and regulation : Escherichia coli gcl promoter. (2009)
  • Author(s): Teramoto, J., Yamanishi, Y., Magdy, E-S.H., Hasegawa, A., Nakajima, M., Shimada, T., Arai, F., Fukuda, T., Ishihama, A.
  • Journal Title: Micro-Nano Mechatronics Human Sci. 2009 Pages: 175-178
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Enhancement of the synthesis of RpoE and StpA by polyamines at the level of translation in Escherlchia coli under heat shock conditions. (2009)
  • Author(s): Terui, Y., Higashi, K., Tabei, Y., Tomitori, H., Yamamoto, K., Ishihama, A., Igarashi, K., Kashiwaqi, K.
  • Journal Title: J.Bacteriol. 191 Pages: 5348-5357
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Characterization of CitA-CitB signal transduction activating genes involved in anaerobiccitrate catabolism in Escherichia coli. (2009)
  • Author(s): Yamamoto, K., Matsumoto, F., Minagawa, S., Oshima, T., Fujita, N., Ogasawara, N., Ishihama, A.
  • Journal Title: Biosci. Biotechnonl. Biochem. 73 Pages: 346-350
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] On-chip cell immobilization and monitoring system using thermosensitive gel controlled by suspended polymeric microbridge. (2009)
  • Author(s): Yamanishi, Y., Teramoto, J., Magariyama, Y., Ishihama, A., Fukuda, T., Arai, F.
  • Journal Title: IEEE Transaction NanoBioscience 8 Pages: 312-317
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] On-chip temperature control under suspended microbridge for cell immobilization and culture system. (2009)
  • Author(s): Yamanishi, Y., Teramoto, J., Magariyama, Y., Ishihama, A., Fukuda, T., Arai, F.
  • Journal Title: Proc. 13^<th> Internati.Conf. Miniaturized Systems for Chemist.Life Sci 2009
• [Presentation] 多様な環境要因に応答するcsgDプロモーターの転写制御に関わる分子機構の解明 (2010)
  • 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2010大会
  • Place of Presentation: 東京大学(東京)
  • Year and Date: 20100327-20100330
• [Presentation] 大腸菌転写因子CRPのゲノム上結合部位の全体像:Genomic SELEX法を用いた解析 (2010)
  • Author(s): 島田友裕, 藤田信之, 山本兼由, 石浜明
  • Organizer: 第4回ゲノム微生物学会年会
  • Place of Presentation: 九州大学(福岡)
  • Year and Date: 20100307-20100309
• [Presentation] Prokaryotic Genome Regulation : Multi-factor promoters, multi-target regulators and multi-factor networks. (2010)
  • Author(s): Ishihama, A.
  • Organizer: Japan-India Collaborative Science Program Seminar
  • Place of Presentation: CCMB, Hyderabad (India)
  • Year and Date: 2010-03-17
• [Presentation] Prokaryotic Genome Regulation : Multi-factor promoters, multi-target regulators and multi-factor networks. (2010)
  • Author(s): Ishihama, A.
  • Organizer: Japan-India Collaborative Science Program Seminar
  • Place of Presentation: CDFD, Hyderabad (India)
  • Year and Date: 2010-03-16
• [Presentation] 大腸菌新規核様体タンパクDanの発見と構造機能解析 (2010)
  • Author(s): 寺本潤・吉村成弘・山田佳代子・郡彩子・竹安邦夫・石浜明
  • Organizer: 特定領域研究「バイオ操作」第8回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 九州大学(福岡)
  • Year and Date: 2010-03-11
• [Presentation] 細菌単一細胞での転写制御の解析 (2010)
  • Author(s): 寺本潤・山西陽子・大山晃太郎・中島正博・新井史人・福田敏男・石浜明
  • Organizer: 特定領域研究「バイオ操作」第8回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 九州大学(福岡)
  • Year and Date: 2010-03-11
• [Presentation] 細菌ゲノム制御全体像解明のための戦略戦術 (2010)
  • Author(s): 石浜明
  • Organizer: 日本大学学術研究高度化推進事業公開シンポジウム「病原体抑制遺伝子の解明と感染症の制御」
  • Place of Presentation: 日本大学(東京)
  • Year and Date: 2010-02-26
• [Presentation] 細菌細胞の個性:その分子基盤 (2010)
  • Author(s): 石浜明
  • Organizer: 九州大学G-COE「未来分子システム科学」公開セミナー
  • Place of Presentation: 九州大学(福岡)
  • Year and Date: 2010-02-09
• [Presentation] Regulatory roles of nucleoid-associated proteins in Escherichia coli. (2009)
  • Author(s): Ishihama, A., Teramoto, J., Ogasawara, H., Shimada, T., Yamamoto, K.
  • Organizer: 32^<nd> Ann.Meet.Mol.Biol.Soc. Japan
  • Place of Presentation: Pacifico Yokohama (Japan)
  • Year and Date: 20091209-20091212
• [Presentation] Single live-bacterial cell assay of promoter activity and regulation : Escherichia coli gcl promoter. (2009)
  • Author(s): Teramoto, J., Yamanishi, Y., Magdy, E-S.H., Hasegawa, A., Nakajima, M., Arai, F., Fukuda, T., Ishihama, A.
  • Organizer: 3^<rd> Internatl.Conf.Environ.Indust.Appl.Microbiol. (BioMicroWorld2009)
  • Place of Presentation: Lisbon (Portugal)
  • Year and Date: 20091209-20091212
• [Presentation] 大腸菌機能未知転写因子YkgDの制御標的遺伝子群の同定と機能解析 (2009)
  • Author(s): 大貫章吾・寺本潤・郡彩子・石浜明
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜)
  • Year and Date: 20091209-20091212
• [Presentation] 細胞分裂調節因子SdiAに影響するHomoserine Lactone類似体の同定と新規支配下遺伝子群の探索 (2009)
  • Author(s): 島田佳織・鍛代悠一・松井誠・島田友裕・五十嵐潤・菅裕明・石浜明
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜)
  • Year and Date: 20091209-20091212
• [Presentation] Involvement of the leucine response transcription factor LeuO in regulation of the genes for sulfa drug efflux. (2009)
  • Author(s): 島田友裕・山本兼由・石浜明
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜)
  • Year and Date: 20091209-20091212
• [Presentation] Identification of promoters induced in Escherichia coli growing with Bifidobacterium. (2009)
  • Author(s): 田村正典・村田侑子・石浜明・山本兼由
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜)
  • Year and Date: 20091209-20091212
• [Presentation] Control of biofilm formation by Escherichia coli : Interplay between multiple transcription factors. (2009)
  • Author(s): 小笠原寛・郡彩子・山田佳代子・山本兼由・石浜明
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜)
  • Year and Date: 20091209-20091212
• [Presentation] 大腸菌機能未知転写因子YidZの制御楳的遺伝子群の同定と制御機能解析 (2009)
  • Author(s): 片山泰徳・小笠原寛・郡彩子・山田佳代子・石浜明
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜)
  • Year and Date: 20091209-20091212
• [Presentation] 大腸菌機能未知転写因子YbjKによる転写制御機構の解析 (2009)
  • Author(s): 河北寿一・島田友裕・山田佳代子・石浜明
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜)
  • Year and Date: 20091209-20091212
• [Presentation] 大腸菌機能未知転写因子YneJによる転写制御機構の解析 (2009)
  • Author(s): 國友雄介・寺本潤・山田佳代子・長谷川明子・石浜明
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会.
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜)
  • Year and Date: 20091209-20091212
• [Presentation] Quorum-sensing transcription factor QseA of Escherichia coli : Search for regulation targets and analysis of reaulatorv modes. (2009)
  • Author(s): 小林尚貴・稲葉達也・山田佳代子・寺本潤・石浜明
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜)
  • Year and Date: 20091209-20091212
• [Presentation] Single live-bacterial cell assay of promoter activity and regulation in Escherichia coli. (2009)
  • Author(s): 寺本潤・山西陽子・Magdy, E-S.H.・長谷川明子・正畑絵理・新井史人・福田敏男・石浜明
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜)
  • Year and Date: 20091209-20091212
• [Presentation] 大腸菌転写因子DeoRの新規標的遺伝子群の同定と制御機能解明 (2009)
  • Author(s): 中川史之・島田友裕・石田雄士・石浜明
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜)
  • Year and Date: 20091209-20091212
• [Presentation] 大腸菌全tRNA遺伝子発現プロファイルの解析 (2009)
  • Author(s): 長谷川喬彬・梅林章・石浜明・前田理久
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜)
  • Year and Date: 20091209-20091212
• [Presentation] Novel non-coding RNA regulated by ModE in Escherichia coli. (2009)
  • Author(s): 平松優和・小笠原寛・石浜明・山本兼由
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜)
  • Year and Date: 20091209-20091212
• [Presentation] Autoregulation of the murR repressor that regulate the enzymes for the degradation of N-acetylymuramic acid in Escherichia coli. (2009)
  • Author(s): 山本兼由・石浜明
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜)
  • Year and Date: 20091209-20091212
• [Presentation] Growth phase-dependent regulation of csgD, the master regulator of biofilm formation : Interplay between multiple transcription factors. (2009)
  • Author(s): Ishihama, A., Ogasawara, H., Shimada, T., Teramoto, J., Kori, A., Yamada, K., Yamamoto, K.
  • Organizer: 3^<rd> Internatl.Conf.Environ.Indust.Appl. Microbiol. (BioMicroWorld2009)
  • Place of Presentation: Lisbon (Portugal)
  • Year and Date: 20091202-20091204
• [Presentation] Control of biofilm formation by Escherichia coli : Interplay between multiple transcription factors. (2009)
  • Author(s): Ogasawara, H., Kon, A., Yamada, K., Yamamoto, K., Ishihama, A.
  • Organizer: 20^<th> Internatl.Symp. Micro-NanoMechatronics Human Sci., Symp. "Systems Cell Engineering by Multi-scale Manipulation"
  • Place of Presentation: Nagoya, Univ. (Japan)
  • Year and Date: 20091108-20091111
• [Presentation] Novel technologies for the genome-wide search of regulation targets by transcription factors : Genomic SELEX and SELEX-chip. (2009)
  • Author(s): Shimada, T., Fujita, N., Yamamoto, K., Ishihama, A.
  • Organizer: 20th Internatl. Symp. Micro-NanoMechatronics Human Sci., Symp. "Systems Cell Engineering by Multi-scale Manipulation"
  • Place of Presentation: Nagoya Unv. (Japan)
  • Year and Date: 20091108-20091111
• [Presentation] Anaeoboriosis-induced novel nucleoid protein Dan in Escherichia coli. (2009)
  • Author(s): Teramoto, J., Yoshimura, S.H., Takeyasu, K., Ishihama, A.
  • Organizer: 20^<th> Internatl.Symp. Micro-NanoMechatronics Human Sci., Symp. "Systems Cell Engineering by Multi-scale Manipulation"
  • Place of Presentation: Nagoya Univ. (Japan)
  • Year and Date: 20091108-20091111
• [Presentation] Single live-cell cell assay of promoter activity and regulation. (2009)
  • Author(s): Teramoto, J., Yamanishi, Y., Magdy, E-S.H., Hasegawa, A., Shohata, E., Kori, A., Nakajima, M., Arai, F., Fukuda, T., Ishihama, A.
  • Organizer: 20^<th> Internatl.Symp.Micro-NanoMechatronics Human Sci., Symp. "Systems Cell Engineering by Multi-scale Manipulation"
  • Place of Presentation: Nagoya Univ. (Japan)
  • Year and Date: 20091108-20091111
• [Presentation] A single cell immobilization and culture system under suspenced polymeric microbridge with compartments. (2009)
  • Author(s): Yamanishi, Y., Teramoto, J., Magariyama, Y., Ishihama, A., Fukuda, T., Arai, F.
  • Organizer: 20^<th> Internatl.Symp.Micro-NanoMechatronics Human Sci., Symp. "Systems Cell Engineering by Multi-scale Manipulation"
  • Place of Presentation: Nagoya Univ. (Japan)
  • Year and Date: 20091108-20091111
• [Presentation] On-chip temperature control under suspended microbridge for cell immobilization and culture system.A (2009)
  • Author(s): Yamanishi, Y., Teramoto, J., Magariyama, Y., Ishihama, A., Fukuda, T., Arai, F.
  • Organizer: 3^<th> Internatl.Conf. Miniaturized Systems for Chemist.Life Sci. (mTAS)
  • Place of Presentation: Jeju (Korea)
  • Year and Date: 20091101-20091105
• [Presentation] 細菌の生存戦略としてのバイオフィルム形成:遺伝子制御ネットワークと転写因子群 (2009)
  • Author(s): 石浜明・小笠原寛・島田友祐・寺本潤・小林尚貴・郡彩子・山田佳代子・山本兼由
  • Organizer: 第82回日本生化学会大会シンポジウム「細菌の生存戦略をめぐる新たな展開」
  • Place of Presentation: 神戸ポートピア(神戸)
  • Year and Date: 20091021-20091024
• [Presentation] モリブデンを感知する転写因子ModEに制御される新規非翻訳RNA (2009)
  • Author(s): 平松優和・小笠原寛・石浜明・山本兼由
  • Organizer: 第82回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 神戸ポートピア(神戸)
  • Year and Date: 20091021-20091024
• [Presentation] 細菌の環境金属応答のゲノム制御 (2009)
  • Author(s): 石浜明・小笠原寛・島田友祐・寺本潤・小林尚貴・郡彩子・山田佳代子・山本兼由
  • Organizer: メタロチオネインおよびメタルバイオサイエンス研究会2009
  • Place of Presentation: 東京大学(東京)
  • Year and Date: 20091016-20091017
• [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: 20090611-20090612
• [Presentation] Genomic SELEXを用いた大腸菌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: 20090611-20090612
• [Presentation] ビフィズス菌の共存時に発現する大腸菌プロモーター (2009)
  • Author(s): 田村正典・村田侑子・森田英利・石浜明・山本兼由
  • Organizer: 第6回 21世紀大腸菌研究会
  • Place of Presentation: KKR熱海(神奈川)
  • Year and Date: 20090611-20090612
• [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: 20090611-20090612
• [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: 第6回 21世紀大腸菌研究会
  • Place of Presentation: KKR熱海(神奈川)
  • Year and Date: 20090611-20090612
• [Presentation] Genomic SELEXを用いた大腸菌LeuOの転写制御機構解析 (2009)
  • Author(s): 島田友祐・山本兼由・石浜明
  • Organizer: 第6回 21世紀大腸菌研究会
  • Place of Presentation: KKR熱海(神奈川)
  • Year and Date: 20090411-20090412
• [Presentation] 細菌の生存戦略としてのバイオフィルム形成:遺伝子制御ネットワークと転写因子群 (2009)
  • Author(s): 石浜明
  • Organizer: 2008年度「べん毛研究会」
  • Place of Presentation: 秋保グランドホテル(宮城)
  • Year and Date: 20090409-20090411
• [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: 20090402-20090405
• [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): 島田友祐・山本兼由・石浜明
  • Organizer: 日本農芸化学会2009年度大会
  • Place of Presentation: 福岡メッセ(福岡)
  • Year and Date: 20090401-20090403
• [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: 福岡メッセ(福岡)
  • Year and Date: 20090401-20090403
• [Presentation] モリブデンを感知する転写因子ModEに制御される新規非翻訳RNA (2009)
  • Author(s): 平松優和・小笠原寛・石浜明・山本兼由
  • Organizer: 第8回 微生物研究会
  • Place of Presentation: 日本大学湘南キャンパス(神奈川)
  • Year and Date: 2009-05-30
• [Book] EcoSal-Escherichia coli and Salmonella : cellular and molecular biology. (2009)
  • Author(s): Ishihama, A.
  • Total Pages: ca 1,000
  • Publisher: ASM (American Society for Microbiology) Press