大腸菌の全ての機能未知転写因子の支配下遺伝子群の同定と制御様式の解明

2006 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18310133
• 研究機関: 法政大学
• 研究代表者: 石浜 明 法政大学, 工学部, 教授 (80019869)
• キーワード: 転写因子 / 転写制御 / RNAポリメラーゼ / プロモーター / 転写調節ネットワーク / GENONIC SELEX / 大腸菌

研究概要

転写酵素RNAポリメラーゼの転写対象遺伝子群の選択は、転写因子との相互作用によって決定される。従って、ゲノムの転写パターンは、転写装置に結合する転写因子の交換によって変化する。大腸菌ゲノム配列分析から予測した約300種類の転写因子の中で約100は未だに生理機能未知である。転写因子が認識し結合するDNA部位を分析することで支配下遺伝子群を同定する目的で、「機能未知転写因子の迅速機能推定法」(GENOMIC SELEX法)を開発した。転写因子300種類の発現系を構築し、250種類の純化精製を行った。純化転写因子150種類に関して、GENOMIC SELEX法を駆使して、DNA結合配列を決定し、その情報から、支配下遺伝子を予測した。予測支配下遺伝子のそれぞれについては、ゲルシフト法、フットプリント法で、転写因子結合部位を同定し、また転写因子遺伝子欠損株や転写因子過剰発現系統から調整したRNAのS1マッピング法やプライマー伸長法で、菌体内の転写レベルを解析し,試験転写因子による転写制御を実証した。加えて、大腸菌ゲノムの約1,000種類のプロモーターを緑色蛍光蛋白遺伝子に融合したコレクションを構築し、予測遺伝子プロモーターへの転写因子の制御を系統的に解析した。これらの研究から、転写因子の多くが、従来知られていたより広い範囲の遺伝子群を統御し、また転写因子の支配-非支配の大きなネットワークカスケードの存在が明らかになりつつある。大腸菌の全ての機能未知転写因子の支配下遺伝子群の同定と転写制御機能の同定することで、ひとつの生物の全ての転写因子が関わるゲノム転写包括制御の全貌解明の展望が拓けて来た。

研究成果

• [雑誌論文] 大腸菌ゲノム発現カスケード-「細胞個性学」事始め- (2007)
  • 著者名/発表者名: 石浜 明
  • 雑誌名: 日本ロボット学会誌 25 ページ: 32-35
• [雑誌論文] The role of omega subunit of RNA Polymerase in expression of the relA gene in Escherichia coil. (2007)
  • 著者名/発表者名: Chatterji, D, Ozoline, O, Ogawa, Y, Shimada, T, Ishihama,A.
  • 雑誌名: FEMS Microbiol.Lett. 267 ページ: 51-55
• [雑誌論文] Host factor Ebql : Selective inhibitor ob influenza virus RNA polymerase. (2007)
  • 著者名/発表者名: Honda, A, Okamoto, T, Ishihama, A.
  • 雑誌名: Genes Cells 12 ページ: 132-142
• [雑誌論文] Enhancement of the synthesis of RpoN, Cra and H-NS by polyamines at the level of translation Escherichia coil cultures with glucose and glutamate. (2007)
  • 著者名/発表者名: Terui, Y, Higashi, K, Taniguchi, S, Shigemasa, A, Nishimura, K, Kashiwagi, K, Yamamoto, K, Ishihara, A, Igarashi,K.
  • 雑誌名: J.Bacteriol., 189 ページ: 2359-2368
• [雑誌論文] Genomic SELEX search for target genes under the control of PhoQP-RstBA signal relay cascade. (2007)
  • 著者名/発表者名: Ogasawara, H, Hasegawa, A, Kanda, E, Miki, T, Yamamoto, K, Ishihama,A.
  • 雑誌名: J.Bacteriol. 189(in press)
• [雑誌論文] PdhR (pyruvate dehydrogenase complex regulator) controls the respiratory electron transport system in Escherichia coli. (2007)
  • 著者名/発表者名: Ogasawara, H, Ishida, Y, Yamada, K, Yamamoto, K, Ishihama,A.
  • 雑誌名: J.Bacteriol. 189(in press)
• [雑誌論文] Anaerobic regulation of citrate metabolism by CitAB two-components signal transduction in Escherichia coli. (2007)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, K, Matsumoto, F, Oshima, T, Fujita, N, Ogasawara, N, Ishihama,A.
  • 雑誌名: J.Bacteriol. 130(in press)
• [雑誌論文] 大腸菌における金属ホメオスタシス (2007)
  • 著者名/発表者名: 山本兼由, 石浜 明
  • 雑誌名: バイオサイエンスとバイオインダストリー 64 ページ: 151-154
• [雑誌論文] 代謝系を統合的に制御する包括転写因子-ひとつの生物に全ての転写因子の調節機能同定を目指して- (2007)
  • 著者名/発表者名: 石浜 明
  • 雑誌名: 生物の科学 遺伝 別冊21
• [雑誌論文] 大腸菌ゲノムの転写包括制御-ひとつの生物の全ての転写因子の調節機能同定をめざして- (2007)
  • 著者名/発表者名: 石浜 明
  • 雑誌名: 実験医学 増刊号「転写因子をモデルとしたグローバル制御へのアプローチ」 (印刷中)
• [雑誌論文] Enhancement of +1 frameshift by polyamines during translation of polypeptide release factor 2 in Escherichia coli. (2006)
  • 著者名/発表者名: Higashi, K, Kashiwagi, K, Taniguchi, S, Terui, Y, Yamamoto, K, Ishihama, A, Igarashi,K.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 281 ページ: 9527-9537
• [雑誌論文] The dynamic state of DNA topology is essential of genome condensation in bacteria. (2006)
  • 著者名/発表者名: Ohniwa, R.L, Mirikawa, K, Kim, J, Ohta, T, Ishihama, A, Wada, C, Takeyasu,K.
  • 雑誌名: EMBO J. 25 ページ: 5591-5602
• [雑誌論文] Characterization of copper-inducible promoters regulated by CpxA/CpxR in Escherichia coil. (2006)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, K, Ishihama, A.
  • 雑誌名: Biosci.Biotechnol.Biochem. 70 ページ: 1688-1695
• [雑誌論文] Multi-scale genetics towards understanding the hierarchy of transcription factor network in genome regulation. (2006)
  • 著者名/発表者名: Ishihama, A, Ogasawara, H, Shimada, T, Teramoto, J, Hasegawa, A, Umezawa, Y, Yabuki, K, Ishida, Y, Inaba, T, Matsui, M, Kori, A, Yamada, K, Hirao, K, Yamamoto,K.
  • 雑誌名: Micro-Nano Mechatronics Human Sci. 2006(in press)
• [雑誌論文] 大腸菌細胞文化の遺伝子発現カスケード : 「細胞個性学」の幕開け (2006)
  • 著者名/発表者名: 石浜 明
  • 雑誌名: 蛋白質核酸酵素 51 ページ: 958-965
• [図書] Escherichia coil and Salmonella Cellular and Molecular Biology (2007)
  • 著者名/発表者名: Ishihama, A.
  • 出版者: American Society for Microbiology Press, Washington,DC (in press)
• [図書] バイオインフォマティクス事典 (2007)
  • 著者名/発表者名: 石浜 明
  • 出版者: 共立出版 東京
• [図書] タンパク質の事典 (2007)
  • 著者名/発表者名: 石浜 明
  • 出版者: 朝倉書店
• [図書] タンパク質化学 (2007)
  • 著者名/発表者名: 石浜 明
  • 出版者: 広川書店、東京