研究課題
転写酵素RNAポリメラーゼは、転写因子との相互作用で、ゲノムから転写対象遺伝子を選択し、転写因子の交換でゲノムの遺伝子発現パターンが変化する。研究代表者は、大腸菌RNAポリメラーゼの細胞内濃度を測定し、ゲノムの約4,400遺伝子の転写パターンは、2,000分子のRNAポリメラーゼのゲノム全遺伝子間での分配制御で決定されるとの理論を提唱してきた。RNAポリメラーゼの分配は、約300の転写因子との相互作用で決定される。従って、300転写因子すべての支配下遺伝子セットを同定し、その上で、300転写因子の細胞内有効濃度を測定すれば、ゲノムの4,400遺伝子の発現パターンの理論的予測が可能となる。ゲノム発現パターン決定機構を理解し、その制御の全体像の解明を目指した本申請は、新時代の生命科学研究の先端研究である。以下は、本年度の研究成果の概要である。1)大腸菌転写因子300種全てを精製純化し、Genomic SELEX法(SEEX-clos及びSELEX-chip)を利用して、約200種類転写因子に関しては、転写因子結合部位を同定し、その情報から、制御支配下遺伝子群を同定した。2)大腸菌内の蛋白-DNAを、NIP-chip法で共有結合で連結し、転写因子結合部位を解析することによって、生体内で転写因子が実際に制御しているゲノム位置を同定した。3)Genomic SELEX及びNIP-chip実験から予測した転写因子支配下遺伝子群の転写制御を、野生株と転写因子遺伝子欠損系統を比較して実証し、また転写活性化・転写抑制の様式を決定した。4)転写因子の特異抗体を作製し、抗体を利用した定量的免疫ブロット解析で、各種培養条件、各種増殖相での細胞内転写因子濃度を決定した。5)Phenotype Microarrayで転写因子の活性に影響する要素・要因を探索し、転写因子の環境応答における役割wo探索した。全ての結果を総合して、転写因子によるゲノム転写包括制御モデルを構築し、全体像を提唱した。ひとつの生物のすべての転写因子の制御機能の解明を目指した研究の先陣を切ることが出来た。
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