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細菌バイオフィルムの形成を制御するGGDEF/EAL蛋白質は新規セカンドメッセンジャー「bis-(3'-5')-cyclic dimeric GMP(c-di-GMP)」の代謝酵素であるが、申請者らは大腸菌のGGDEF/EAL蛋白質「CsrD」がc-di-GMPの代謝活性を示さず、small RNAの安定性制御を介してバイオフィルムを制御していることを明らかにした。本研究の目的はc-di-GMP非代謝型GGDEF/EAL蛋白質「CsrD」の機能と、大腸菌に複数存在するc-di-GMP代謝型GGDEF/EAL蛋白質間の相互作用及び新たな機能を解明することである。
CsrDによるsmall RNA「CsrB」の安定性制御メカニズムを明らかにするため、各種RNase変異体におけるCsrB RNAの安定性や、様々な領域を除いたCsrB RNA変異体の安定性を調べた。その結果、CsrB RNAの分解にはRNase E及びPNPaseが必須であること、また、CsrBのターミネーター上流一本鎖領域が分解に重要であることが分かった。これらのことから、CsrB RNAの分解はRNase EによるCsrBターミネーター上流一本鎖領域から始まり、CsrDはこの過程に必須であると考えられた。CsrB RNAの安定性が増殖段階で変化することが明らかになり、CsrD変異体の解析からこの変化はCsrDの活性が変化することによるものであると考えられた。CsrDは環境の変化により活性を変え、small RNAの安定性を制御していると考えられる。
10種の機能不明のGGDEF/EAL蛋白質の中から、バイオフィルムや運動性に顕著な影響を示したc-di-GMP代謝型YliE及びYliFを選択して詳細に調べた。yLiEとyLiFはオペロンを形成しており、互いに対となる表現型を示したことから、YliEとYliFは複合的に機能していると推測された。YliEは付着因子生産を抑制し、その結果バイオフィルム形成量が減少すると考えられた。
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