大腸菌の新規 yafD-yafE TA system の機能同定

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21K05347
• Research Institution: Osaka Metropolitan University
• Principal Investigator: 山口 良弘 大阪公立大学, 大学院理学研究科, 准教授 (00737009)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: Toxin-antitoxin system

Outline of Annual Research Achievements

昨年度から継続してYafD toxin のサプレッサー遺伝子のスクリーニングを行った。昨年度の実験ではytfP および rpoZ が候補遺伝子として同定されたが、両遺伝子は YafD のサプレッサー遺伝子ではなかった。そこで、今年度は真の陽性クローンを取得すべく、偽陽性を排除可能なスクリーニング方法を確立し、その方法でサプレッサー遺伝子の取得を試みた。その結果、16S リボソーム RNA の成熟に寄与する era をサプレッサー遺伝子として同定した。era は必須遺伝子であり、その機能喪失は翻訳阻害を引き起こす。もし、YafD が Era を標的ならばタンパク質合成のみが阻害されると考えられる。しかし、YafD の発現後、RNA 合成およびタンパク質合成が阻害される。よって、era は yafD の標的ではないことが示唆された。
偶然、過剰量アミノ酸存在下では YafD の発現が大腸菌の生育に影響しないことを見出した。そこで、YafD の誘導はアミノ酸飢餓のシグナル分子である ppGpp の濃度を上昇させることで生育を阻害すると考え、ppGpp 合成遺伝子の欠損株を用いて YafD の活性を解析した。その結果、ppGpp は YafD の生育阻害活性に関与しないことが示唆された。
YafD は E. coli の生育を静菌的に阻害する。E. coli を静菌的に阻害する hicA-hicB TA system の HicA toxin はエンドリボヌクレアーゼで、ファージの防御に寄与する可能性が報告されている。そこで、yafDyafE 欠損株の P1、T2、T3、T4、T5、T6 および T7 ファージへの感受性を調べたが、いずれのファージに対しても野生型株と同様の感受性を示した。よって、yafD-yafE TA system はファージ防御に関係しないと考えられる。