枯草菌転写制御ネットワークの全体像の解明

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12206010
• 研究機関: 福山大学
• 研究代表者: 藤田 泰太郎 福山大学, 生命工学部, 教授 (40115506)
• 研究分担者: 田中 暉夫 東海大学, 海洋学部, 教授 (10236606) ; 定家 義人 埼玉大学, 理学部, 教授 (40000252) ; 吉田 健一 福山大学, 生命工学部, 講師 (20230732)
• キーワード: 枯草菌 / 転写制御 / ネットワーク / DNAマイクロアレイ / シグマ因子 / 2成分制御系 / HTH蛋白質 / レギュロン

研究概要

枯草菌の転写制御ネットワークの根幹は、シグマ因子、2成分制御系の応答制御因子、およびHTHタンパク質による転写制御で構成されている。平成14年度の前半までに、シグマ因子、応答制御因子と既知HTHタンパク質の標的遺伝子を探索する破壊株あるいは過剰生産株を用いたDNAマイクロアレイ解析を終了した。また、遺伝子のクラスタリングを目指した、炭素代謝と窒素代謝のDNAマイクロアレイ解析に引き続き、アミノ酸合成のフィードバック制御のアレイ解析を終了させ、10数個の機能未知遺伝子がアミノ酸合成に関連していることを見いだした。
DNAマイクロアレイ解析で標的遺伝子の探索を終了しているDNA結合転写制御タンパク質のレギュロンの機能や構成遺伝子の分子遺伝学的解析を精力的に進めた。ECFファミリーのシグマ因子の発現を誘導するストレスの特定を行い、これまでストレスの不明であったSigV、SigZとYlaCが、それぞれ高浸透圧と高温、高浸透圧および過剰酸化で誘導されることを見いだした。また、酵母の2ハイブリット系、および遺伝子破壊により、SigV、SigYとYlaCのアンチシグマを同定した。14年度解析を進めた機能未知2成分制御系は、YufL-YufM、YccG-YccHおよびYrqQ-YrqPで生体外系でそれぞれの標的遺伝子のいくつかを同定した。また、YccG-YccHはエタノールストレスに関与しているとの知見を得た。14年度分子遺伝学的解析を進めたHTH制御タンパク質は、TnrA、CodY、AhrC、RocR、ComK、DegR、SenS、PaiA、DeoRおよび薬剤耐性に関与する6種のTetRファミリーのタンパク質(LmrA、YcnC、YvdT、YvaF、YfiRとYvkB)と4種のMarRファミリーのタンパク質(YfiV、YhbI、YusOとYwoH)である。DegR、SenS、PaiAとDeoR以外のタンパク質では、標的遺伝子を特定する生体外系解析に入っている。なかでも、TnrA、CodYとLmrAでは、機能解析と標的遺伝子の特定が終了した。
以上のような本研究の進展により新規な転写制御系が多く明らかになり、ほぼ14年度の研究目的を達成できたといえる。

研究成果

• [文献書誌] Mitsuo Ogura: "Whole-genome analysis of genes regulated by the Bacillus subtilis competence transcription factor ComK"Journal of Bacteriology. 184(9). 2344-2351 (2002)
• [文献書誌] Mituso Ogura: "Recent progress in Bacillus subtilis two-component regulation"Frontiers in Bioscience. 7. d1815-d1824 (2002)
• [文献書誌] Mitsuo Ogura: "Med, a cell-surface localized regulating a competence transcription factor gene, comK, in Bacillus subtilis"Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry. 66(4). 892-896 (2002)
• [文献書誌] Reiko Ohki: "A bacitracin-resistant Bacillus subtilis gene encodes a homologue of the membrane-spanning subunit of the Bacillus Iicheniformis ABC transporter"Journal of Bacteriology. 185(1). 51-59 (2003)
• [文献書誌] Virginie Molle: "Additional targets of the Bacillus subtilis global regulator CodY identified by chromatin immunoprecipitation and genome-wide transcript analysis"Journal of Bacteriology. 185(6). 1911-1922 (2003)
• [文献書誌] Kei Asai: "DNA microarray analysis of Bacillus subtilis sigma factors of extracytoplasmic function family"FEMS Microbiology Letters. (in press).