グルコース代謝系による情報処理と遺伝子発現制御

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13480227
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 饗場 弘二 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 教授 (20025662)
• キーワード: グルコース応答 / His-リン酸リレー系 / PTS / グルコーストランスポーター / mRNA分解 / RNase E / 解糖系 / cpsオペロン

研究概要

解糖系によるptsG mRNAの分解制御機構の解析
一連の解糖系酵素の阻害がIICBGlcの発現、ptsG mRNAの発現と分解にどのように影響するかを明らかにするため、各段階を触媒する酵素の遺伝子の変異株を作成、取得し、ノーザンブロティングなどによりIICBGlcの発現およびptsG mRNAの発現を解析した。一連の生化学的解析も併せ、G-6-PまたはF-6-Pの細胞内の蓄積がptsG mRNAの分解の初期シグナルであることを明らかにした。また、一連のptsGcrp融合遺伝子を構築し、融合遺伝子の発現をタンパク質レベルおよびmRNAレベルで解析した。この結果、翻訳途上のIICBGlcの膜へのターゲッティングがptsG mRNAの分解に必須であることを明らかにした。さらに、C-末端欠失RNase EおよびPNPase, RhlB helicase, enolaseの欠失変異株の解析から、RNA degradosomeに組み込まれているenolaseがG-6-PまたはF-6-Pの細胞内の蓄積に応答したptsG mRNA分解促進に関与していることを明らかにした。
解糖系阻害によるcpsオペロンの発現誘導機構の解析
pgi変異株へのグルコース添加が細胞の増殖阻害を引き起こすこと、この代謝ストレス時にcolanic acid合成に関わる一連のタンパク質群をコードするcpsオペロンの一過的発現誘導されることを発見した。遺伝学的、及び生化学的解析により、cpsオペロン発現誘導はRcsC/Bシグナル伝達系の活性化を介していることが明らかにした。G-6-Pデヒドロゲナーゼの大量発現により、細胞内G-6-P量を低下させると増殖阻害及びcpsオペロン発現誘導がなくなることを示した。さらに、グルコース1リン酸、もしくはdTDP-グルコース合成に関わる遺伝子群の変異が、代謝ストレスによるRcsC/B活性化を抑制することを明らかに,dTDP-グルコース合成促進がRcsC/Bリン酸リレー系を活性化すると結論した。

研究成果

• [文献書誌] Yamamoto, Y., Sunohara, T., Jojima, K., Inada, T., Aiba, H.: "SsrA-mediated trans-translation plays a role in mRNA quality control by facilitating degradation of truncated mRNAs"RNA. 9. 408-418 (2003)
• [文献書誌] Morita, T., El-Kazzaz, W., Tanaka, Y., Inada, T., Aiba, H.: "Accumulation of Glucose-6-phosphate or Fructose-6-phosphate Is Responsible for Destabilization of Glucose Transporter mRNA in Escherichia coli"J.Biol.Chem.. 278. 15608-15614 (2003)
• [文献書誌] El-Kazzaz, W., Morita, T., Tagami, H., Inada, T., Aiba, H.: "Metabolic block at early stages of glycolytic pathway activates the Rcs phosphorelay system via increased synthesis of dTDP-glucose in Escherichia coli"Mol.Microbiol.. 51. 1117-1128 (2004)
• [文献書誌] Sunohara, T., Jojima, K., Yamamoto, Y., Inada, T., Aiba, H.: "Nascent peptide-mediated ribosome stalling at a stop codon induces mRNA cleavage resulting in nonstop mRNA that is recognized by tmRNA"RNA. 10. 378-386 (2004)
• [文献書誌] Sunohara, T., Jojima K., Tagami, H., Inada, T., Aiba, H.: "Ribosome stalling during translation elongation induces cleavage of mRNA being translated in Escherichia coli"J.Biol.Chem.. (in press). (2004)