2022 Fiscal Year Research-status Report
Identification of the regulatory network of all functionally unknown transcription factors in Escherichia coli.
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22K06184
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| Research Institution | Meiji University |
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Principal Investigator |
島田 友裕 明治大学, 農学部, 専任准教授 (10535230)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | ゲノム転写制御 / 転写制御ネットワーク / 機能未知転写因子 / Genomic SELEX法 / SrsR / YgfI |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ゲノム塩基配列の決定が進み、生物のもつ遺伝子の全体像が明らかとなった次の研究目標は、生物が遺伝子を利用する仕組みの全体像の理解である。本研究では、生物が遺伝子を利用する仕組みの全体像を理解するために、大腸菌をモデル生物とし、支配下遺伝子や機能が全くの不明な大腸菌の機能未知転写因子の機能解析を行っている。機能未知転写因子の制御機構や生理的意義を理解することは、新たな生物の仕組みの解明につながる。
機能未知転写因子の多くは実験室条件下では機能していないためにin vivo系における機能同定が極めて困難である。そこで、申請者が独自に開発したin vitroにおいて転写制御因子のゲノム上認識結合領域を直接的に同定するGenomic SELEX法（gSELEX法）を用いて、転写制御因子の直接的な支配下遺伝子群を網羅的に同定するといった戦略をとっている。gSELEX法は精製タンパク質を必要とするため、初年度は機能未知転写因子のタンパク質の精製および合成を行い、さらにgSELEX法により、ゲノム上の結合領域の網羅的な同定を試みた。その結果、新たに１０種類以上もの機能未知転写因子の標的配列の同定に成功した。これらについては、次年度以降に個別に標的遺伝子群への制御の実証およびその生理的意義について解析していく予定である。
また先行して、機能未知転写因子YgfIの制御解析を実施した。その結果、YgfIは定常期において、バイオフィルム形成や酸化ストレス耐性、多剤耐性、宿主動物腸内での生存に関わる遺伝子群を制御していることが分かり、バイオフィルム形成を抑制し、過酸化水素耐性の獲得に寄与していることを明らかとした。これらの結果から、YgfIをSrsR(a stress-response regulator in stationary phase)と命名することを提案し、原著論文として発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
解析対象である機能未知転写因子約７０種類について、タンパク質の精製もしくは合成に成功した。また、それらすべてについて、gSELEX解析を行った。そこから、特異的な標的が得られたと判断したものについて、タイリングアレイを用いたgSELEX-chip法を用いて、ゲノム上の標的遺伝子群の網羅的な同定を試みた。その結果、１０種類以上の機能未知転写因子について、その制御標的の網羅的な同定に成功した。それぞれの支配下遺伝子群には機能情報が分かっている遺伝子群が含まれていた。これらは研究開始前までは機能が未知な転写因子であったがgSELEX-chip法により同定された制御ネットワークから、いずれも機能の推定が可能であると考えている。例えば、グリコーゲン代謝遺伝子群を制御しているもの、中心炭素源代謝遺伝子群を制御しているもの、細胞分裂遺伝子群を制御しているもの、バイオフィルム形成遺伝子群を制御しているもの、運動性遺伝子群を制御しているもの、などの新規な転写制御ネットワークの存在が示唆された。いずれもこれまでに報告のない新たな転写制御ネットワークの存在を示唆するものであり、今後の解析が楽しみである。
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| Strategy for Future Research Activity |
gSELEX-chip法により明らかとなった機能未知転写因子の制御ネットワークについて、支配下遺伝子群への制御の実証および生理的意義を解析する。また、gSELEX法で合成タンパク質を用いたがゲノム上結合領域を同定できなかった転写因子については、合成した転写因子が不活性型であったことが考えられる。活性型となるためにはエフェクターやリガンドといった化合物が必要である可能性があるため、様々な化合物が存在する細胞内で発現させて精製したタンパク質を用いることで、in vitro条件下のgSELEX法が上手くいくかもしれない。このような転写因子については、細胞内から精製し、再度gSELEX法による標的遺伝子群の同定を試みる。
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| Causes of Carryover |
タンパク質の精製や合成を計画していたが、当初計画していたよりも消耗品の使用が少なく達成できたために、残額が生じた。代わりに次年度以降の遺伝子発現解析や表現型の解析に使用する予定である。
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| Remarks |
所属機関からのプレスリリース
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