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大腸菌必須遺伝子群の機能ネットワークの遺伝学的解析

研究課題

研究課題/領域番号 13206058
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関首都大学東京 (2002-2004)
九州大学 (2001)

研究代表者

加藤 潤一 (2002-2004)  首都大学東京, 都市教養学部, 助教授 (10194820)

三木 健良 (2001)  九州大学, 大学院・薬学研究院, 教授 (40037586)

研究分担者 駒野 照弥  首都大学東京, 都市教養学部, 教授 (00087131)
片山 勉  九州大学, 薬学研究院, 教授 (70264059)
三木 健良  福岡歯科大学, 歯学部, 教授 (40037586)
山本 義弘  兵庫医科大学, 医学部, 助教授 (60068567)
加藤 潤一  東京都立大学, 理学研究科, 助教授 (10194820)
研究期間 (年度) 2001 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
89,800千円 (直接経費: 89,800千円)
2004年度: 22,400千円 (直接経費: 22,400千円)
2003年度: 22,400千円 (直接経費: 22,400千円)
2002年度: 21,000千円 (直接経費: 21,000千円)
2001年度: 24,000千円 (直接経費: 24,000千円)
キーワード大腸菌 / 最小必須遺伝子群 / 必須遺伝子 / 染色体 / 欠失変異 / DNA複製 / ゲノム / 分子生物学 / 遺伝学 / 細菌 / 遺伝子 / 遺伝子破壊 / 機能解析 / ネットワーク / トランスポゾン
研究概要

本研究では、細胞増殖機構の全体像の理解を目指し、大腸菌を材料にして、必須遺伝子群の同定と、機能未知必須遺伝子の機能解析を行った。
(1)染色体必須領域の同定:ランダムなトランスポゾン挿入による遺伝子破壊株の作製を網羅的に行ない、全体の約87%にあたる遺伝子について破壊株を作製し、細胞増殖に関与する遺伝子として370遺伝子を同定した。またシスに働く染色体必須領域が存在する可能性も考えた、全ての必須な遺伝情報の同定を目指し、必須遺伝子が存在する領域はプラスミドによって相補しながら、複製起点と終結点を除く全染色体領域をカバーする欠失変異群の作製を進め、染色体全体の約97%以上の領域について欠失株を作製した。相補プラスミドにクローン化した領域などから推定した334必須遺伝子群について枯草菌の全必須遺伝子群と比較したところ、約65%の遺伝子が共通であった。また最小必須遺伝子群の同定を目指して、欠失変異を組み合わせる方法を開発し、実際に染色体全体の約30%を欠失させた菌株の作製にも成功した。
(2)機能未知必須遺伝子の機能解析:新規必須遺伝子を含む機能未知必須遺伝子について機能解析を進めた。まずhda伝子およびRNA修飾に関与するygfZ遺伝子が染色体複製開始調節に関与する事を明らかにした。またyadF遺伝子のコードする炭酸脱水酵素が生育に必須であること、mesJ遺伝子がRNA修飾であるリシジン修飾酵素であること、orn遺伝子がコードするRNaseが生育に必須なRNaseEと相互作用し、機能的にも関連することなどを明らかにした。また染色体複製開始調節に必須なDnaA、DnaN、Hda、と相互作用する新たな因子を探索した結果、DnaAに結合する新規タンパク質であるDiaAが複製開始調節に関与すること、新規熱ショックタンパク質であるHspQが変異型DnaAタンパク質の分解に関与することが明らかになった。

報告書

(5件)
  • 2004 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (47件)

すべて 2006 2005 2004 2003 2001 その他

すべて 雑誌論文 (39件) 文献書誌 (8件)

  • [雑誌論文] Mechanistic insights into sulfur-relay by multiple sulfur mediators involved in thiouridine biosynthesis at tRNA wobble positions.2006

    • 著者名/発表者名
      Ikeuchi, Y.
    • 雑誌名

      Mol Cell 21

      ページ: 97-108

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Involvement of the Escherichia coli folate-binding protein YgfZ in RNA modification and regulation of chromosomal replication initiation.2006

    • 著者名/発表者名
      Ote, T.
    • 雑誌名

      Mol.Microbiol. 59

      ページ: 265-275

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Mechanistic insights into sulfur-relay by multiple sulfur mediators involved in thiouridine biosynthesis at tRNA wobble positions.2006

    • 著者名/発表者名
      Ikeuchi, Y. et al.
    • 雑誌名

      Mol Cell 21

      ページ: 97-108

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Involvement of the Escherichia coli folate-binding protein YgfZ in RNA modification and regulation of chromosomal replication initiation.2006

    • 著者名/発表者名
      Ote, T.et al.
    • 雑誌名

      Mol.Microbiol. 59

      ページ: 265-275

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Cell size and nucleoid organization of engineered Escherichia coli cells with a reduced genome.2005

    • 著者名/発表者名
      Hashimoto, M.
    • 雑誌名

      Mol.Microbiol. 55・1

      ページ: 137-149

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Regulatory network of the initiation of chromosomal replication in Escherichia coli.2005

    • 著者名/発表者名
      Kato, J.
    • 雑誌名

      Critical Rev. Biochem. Mol. Biol. 40

      ページ: 331-342

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Molecular mechanism of lysidine synthesis that determines tRNA identity and codon recognition.2005

    • 著者名/発表者名
      Ikeuchi, Y.
    • 雑誌名

      Mol. Cell 19

      ページ: 235-246

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Protein associations in DnaA-ATP hydrolysis mediated by the replicase clamp-Hda complex2005

    • 著者名/発表者名
      Su'etsugu, M.
    • 雑誌名

      The Journal of Biological Chemistry 280・8

      ページ: 6528-6536

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Crystal structure of a biologically functional form of PriB from Escherichia coli reveals a potential single-stranded DNA-binding site.2005

    • 著者名/発表者名
      Shioi, S.
    • 雑誌名

      Biochem. Biophys. Res. Commun. 326・4

      ページ: 766-776

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Cell size and nucleoid organization of engineered Escherichia coli cells with a reduced genome.2005

    • 著者名/発表者名
      Hashimoto, M. et al.
    • 雑誌名

      Mol.Microbiol. 55

      ページ: 137-149

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Regulatory network of the initiation of chromosomal replication in Escherichia coli.2005

    • 著者名/発表者名
      Kato, J.
    • 雑誌名

      Critical Rev.Biochem.Mol.Biol. 40

      ページ: 331-342

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Molecular mechanism of lysidine synthesis that determines tRNA identity and codon recognition.2005

    • 著者名/発表者名
      Ikeuchi, Y. et al.
    • 雑誌名

      Mol.Cell 19

      ページ: 235-246

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Protein associations in DnaA-ATP hydrolysis mediated by the replicase clamp-Hda complex.2005

    • 著者名/発表者名
      Su'etsugu, M, et al.
    • 雑誌名

      J.Biol.Chem. 280(8)

      ページ: 6528-6536

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Crystal structure of a biologically functional form of PriB from Escherichia coli reveals a potential single-stranded DNA-binding site.2005

    • 著者名/発表者名
      Shioi, S. et al.
    • 雑誌名

      Biochem.Biophys.Res.Commun. 326(4)

      ページ: 766-776

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Cell size and nucleoid organization of engineered Escherichia coli cells with a reduced genome.2005

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Hashimoto
    • 雑誌名

      Molecular Microbiology 55・1

      ページ: 137-137

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Crystal structure of a biologically functional form of PriB from Escherichia coli reveals a potential single-stranded DNA-binding site2005

    • 著者名/発表者名
      Shioi, S.
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communication 326・4

      ページ: 766-766

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] DiaA, a novel DnaA-binding protein, ensures the initiation timing of Escherichia coli chromosome replication2004

    • 著者名/発表者名
      Ishida, T.
    • 雑誌名

      The Journal of Biological Chemistry 279

      ページ: 45546-45555

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Novel heat-shock protein HspQ stimulates the degradation of mutant DnaA protein in Escherichia coli2004

    • 著者名/発表者名
      Shimuta, T.
    • 雑誌名

      Genes to Cells 9

      ページ: 1151-1166

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Molecular mechanism of DNA replication-coupled inactivation of the initiator protein in Escherichia coli : Interaction of DnaA with the sliding clamp-loaded DNA and the sliding clamp-Hda complex2004

    • 著者名/発表者名
      Su'etsugu, M.
    • 雑誌名

      Genes to Cells 9・6

      ページ: 509-522

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Reactivation of DnaA by DNA sequence-specific nucleotide exchange in vitro2004

    • 著者名/発表者名
      Fujimitsu, K.
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communication 322・2

      ページ: 411-419

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] DiaA, a novel DnaA-binding protein, ensures the initiation timing of Escherichia coli chromosome replication.2004

    • 著者名/発表者名
      Ishida, T. et al.
    • 雑誌名

      J.Biol.Chem. 279

      ページ: 45546-45555

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Novel heat shock protein HspQ stimulates the degradation of mutant DnaA protein in Escherichia coli.2004

    • 著者名/発表者名
      Shimuta, T. et al.
    • 雑誌名

      Genes Cells 9

      ページ: 1151-1166

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Molecular mechanism of DNA replication-coupled inactivation of the initiator protein in Escherichia coli. Interaction of DnaA with the sliding clamp-loaded DNA and the sliding clamp-Hda complex.2004

    • 著者名/発表者名
      Su'etsugu, M. et al.
    • 雑誌名

      Genes to Cells 9

      ページ: 509-522

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Reactivation of DnaA by DNA sequence-specific nucleotide exchange in vitro.2004

    • 著者名/発表者名
      Fujimitsu, K. et al.
    • 雑誌名

      Biochem.Biophys.Res.Commun 322(2)

      ページ: 411-419

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Classification and strength measurement of stationary-phase promoters by use of a newly developped promoter cloning vector.2004

    • 著者名/発表者名
      Shimada, T.
    • 雑誌名

      Journal of Bacteriology 186

      ページ: 7112-7112

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Indispensability of the Escherichia coli carbonic anhydrases YadF and CynT in cell proliferation at a low CO_2 partial pressure E. coli carbonic anhydrases2003

    • 著者名/発表者名
      Hashimoto, M, Kato, J.
    • 雑誌名

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 67・4

      ページ: 919-922

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Transcriptional control for initiation of chromosomal replication in Escherichia coli : fluctuation of the level of origin transcription ensures timely initiation.2003

    • 著者名/発表者名
      Su'etsugu M.
    • 雑誌名

      Genes Cells 8・9

      ページ: 731-745

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] An RNA-modifying enzyme that governs both the codon and amino acid specificities of isoleucine tRNA2003

    • 著者名/発表者名
      Soma, A.
    • 雑誌名

      Molecular Cell 12

      ページ: 689-698

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Suppression of spontaneous and hydrogen peroxide-induced mutations by a mutT-type nucleotide pool sanitization enzyme, the Escherichia coli ORF135 protein.2003

    • 著者名/発表者名
      Kamiya, H.
    • 雑誌名

      Genes to Cells 8

      ページ: 941-950

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Indispensability of the Escherichia coli Carbonic Anhydrases YadF and CynT in cell proliferation at a low CO2 partial pressure.2003

    • 著者名/発表者名
      Hashimoto, M. et al.
    • 雑誌名

      Biosci.Biotechnol.Biochem. 67 (4)

      ページ: 919-922

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Transcriptional control for initiation of chromosomal replication in Escherichia coli. fluctuation of origin transcription ensures timely initiation.2003

    • 著者名/発表者名
      Su'etsugu, M. et al.
    • 雑誌名

      Genes to Cells 8

      ページ: 731-745

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] An RNA-modifying enzyme that governs both the codon and amino acid specificities of isoleucine tRNA.2003

    • 著者名/発表者名
      Soma, A. et al.
    • 雑誌名

      Mol.Cell 12

      ページ: 689-698

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Suppression of spontaneous and hydrogen peroxide-induced mutations by a mutT-type nucleotide pool sanitization enzyme, the Escherichia coli ORF135 protein.2003

    • 著者名/発表者名
      Kamiya, H. et al.
    • 雑誌名

      Genes to Cells 8

      ページ: 941-950

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Defective plasmid partition in ftsH mutants of Escherichia coli.2001

    • 著者名/発表者名
      Inagawa, T.
    • 雑誌名

      Mol. Gen. Genet. 265

      ページ: 755-762

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Hda, a novel DnaA-related protein, regulates the replication cycle in Escherichia coli.2001

    • 著者名/発表者名
      Kato, J., Katayama, T.
    • 雑誌名

      EMBO J. 20・15

      ページ: 4253-4262

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Feedback controls restrain the initiation of Escherichia coli chromosomal replication.2001

    • 著者名/発表者名
      Katayama, T.
    • 雑誌名

      Mol.Microbiol. 41・1

      ページ: 9-18

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Defective plasmid partition in ftsH mutants of Escherichia coli.2001

    • 著者名/発表者名
      Inagawa, T. et al.
    • 雑誌名

      Mol.Gen.Genet. 265

      ページ: 755-762

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Hda, a novel DnaA-related protein, regulates the replication cycle in Escherichia coli.2001

    • 著者名/発表者名
      Kato, J. et al.
    • 雑誌名

      EMBO J. 20(15)

      ページ: 4253-4262

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Feedback controls restrain the initiation of Escherichia coli chromosomal replication.2001

    • 著者名/発表者名
      Katayama, T.
    • 雑誌名

      Mol.Microbiol. 41(1)

      ページ: 9-18

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masayuki Hashimoto: "Indispensability of the Escherichia coli carbonic anhydrases YadF and CynT in cell proliferation at a low CO_2 partial pressure E. coli carbonic anhydrases"Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry. 67・4. 919 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Akiko Soma: "An RNA-modifying enzyme that governs both the codon and amino acid specificities of isoleucine tRNA"Molecular Cell. 12. 689 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Yoshida Y.: "Identification of the region in Escherichia coli DnaA protein required for specific recognition of the DnaA box."Cell Mol Life Sci. 60・9. 1918 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Su'etsugu M.: "Transcriptional control for initiation of chromosomal replication in Escherichia coli : fluctuation of the level of origin transcription ensures timely initiation."Genes Cells. 8・9. 731 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Fujikawa N.: "Structural basis of replication origin recognition by the DnaA protein."Nucleic Acids Res. 31・8. 2077 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Masayuki Hashimoto, Jun-ichi Kato: "Indispensability of the Escherichia coli carbonic anhydrases YadF and CynT in cell proliferation at a low CO_2 partial pressure E. coli carbonic anhydrases"Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry. 67・4(印刷中). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Kato, J., Katayama: "Hda, a novel DnaA-related protein, regulates the replication cycle in Escherichia coli"EMBO J.. 20(15). 4253-4262 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Katayama, T.: "Feedback controls restrain the initiation of Escherichia coli chromosomal replication"Mol. Microbiol.. 41(1). 9-18 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2018-03-28  

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