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枯草菌は土壌に生息する細菌の一種で、栄養が乏しくなると共に、対数増殖期から、定常期に移行する。すると、菌体外アルカリプロテアーゼとコンピテンス(外部からDNAを菌体に取り込む性質)に重要な転写因子であるComKをコードする遺伝子aprEとcomKが活性化する。この転写制御において重要なのが2成分制御系DegS-DegUである。DegSが栄養源枯渇のシグナルを感知すると自己リン酸化し、次いでそのリン酸がDegUに引き渡され、DegUがリン酸化する。リン酸化型DegUが必要なくなると、DegSがリン酸化型DegUから再びリン酸基を奪う脱リン酸化が起こり、もとの非リン酸型DegUが再生する。
DegSセンサーと組を成す2成分制御系のレスポンスレギュレーターであるDegUは、リン酸化するとaprE遺伝子上流部に結合すると考えられており、aprE遺伝子の正の転写因子として働く。それに対して非リン酸化型DegU、comK遣伝子上流部に結合してcomK遺伝子の正の転写因子として働くことが知られている。ComKはその標的遺伝子のひとつであるcomG上流の制御部位に結合して正の転写因子として働く事が知られている。
アミノ酸配列解析により、DegUがDNA結合部位としてHTH(helix-turn-helix)構造をもっていることが予想された。DegUのHTH領域の構造は、一つの自由に動くことのできる短いターン部で結び付けられた、2本のα-ヘリックスからなる。HTH部位の最初のα-ヘリックスがN末端側から183〜190番目のアミノ酸、ターン部が191〜194番目、そしてHTH部位の第2のα-ヘリックスが195〜206番目のアミノ酸により構成されている。
本研究では、DegUタンパク質のHTH領域を含む180〜206番目のアミノ酸をそれぞれ1つずつアラニンに置換した25個の変異DegUタンパク質をもつ25種の枯草菌株を作成して、DegUタンパク質のHTH領域のどのアミノ酸がapr及びcomG遺伝子の転写活性化に重要であるのかを調べた。その結果、どのアミノ酸がそれぞれの場合に重要であるか知る事ができた。
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