電気スイッチによる微生物の代謝制御：その基礎と応用

电开关控制微生物代谢：基础知识和应用

基本信息

批准号：
17J05454
负责人：
廣瀬篤弥
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Tokyo University of Pharmacy and Life Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は電極電位による遺伝子発現制御系（電気スイッチ）として利用可能な高電位および低電位誘導型プロモーターの同定を行った。これまでの研究でArc system依存的に電極電位応答を示した遺伝子、およびArc systemについて最も多くの知見があるE .coliのArc regulonの上流配列についてプロモーター活性測定を行った。その結果、高電位誘導型プロモーターとしてPfeoA、低電位誘導型プロモーターとしてPnqr1を同定し、さらにプロモーター領域の最適化を行った。PfeoAはE .coliにおいてferrous iron transport proteinをコードする遺伝子のプロモーターである。本領域にはMR-1株のArcAが直接的に結合することが確認された。さらに本プロモーターは電位刺激を与えるとWTでは高電位でプロモーター活性が増加し、ΔarcAではWTの低電位と同程度のプロモーター活性を示した。以上の結果は高電位条件でArcAがPfeoA上流領域に結合し、下流の遺伝子の発現を正に制御することを示唆する。さらに5’-deletion 法によりArcA結合領域の同定を行った結果、既報の網羅解析の結果と同様にPfeoA-111とPfeoA-226の間にArcA結合領域が存在することが示された。Pnqr1はtype3 NADH dehydrogenaseをコードするnqr1のプロモーターであり、昨年度までの研究からArcAの制御下にあることが明らかになっている。PfeoAと同様に電位応答性について調べた結果、Pnqr1の活性は低電位で増加し、高電位で減少することが示された。また、ArcAを欠損させるとPnqr1の電位応答性が失われたため、本プロモーターの活性はArcAによって制御されていることが示された。次に5’-deletion法によりPnqr1上のArcA結合領域の同定を行った結果、Pnqr1-134とPnqr1-237の間にArcA結合領域が存在することが示された。

今年，我们确定了使用电势可以用作基因表达控制系统（电开关）的高电位和低电势启动子。在先前的研究中表现出ARC系统依赖电极电位响应的基因，以及在E.Coli中的ARC调节的上游序列，该基因的启动子活性，该基因对ARC系统的了解最多。结果，PFEOA被确定为高电位诱导启动子，PNQR1也被鉴定为低潜在诱导启动子，并进一步优化了启动子区域。 PFEOA是编码E.Coli中亚铁转运蛋白的基因的启动子。已经证实，来自MR-1菌株的ARCA直接与该区域结合。此外，当启动子受到潜在刺激时，启动子活性在wt的高电位下增加，在Δarca，它显示出类似于WT的启动子活性。以上结果表明，ARCA在高电势条件下与PFEOA的上游区域结合，并积极调节下游基因的表达。此外，使用5'删除方法对ARCA结合区域进行了鉴定，并表明ARCA结合区域存在于PFEOA-111和PFEOA-226之间，类似于先前报道的综合分析结果。 PNQR1是NQR1的启动子，它编码3型NADH脱氢酶，直到去年才揭示其在ARCA的控制之下。与PFEOA一样，研究了潜在的反应，并表明PNQR1的活性在低电位时增加，并且在高电位下降低。此外，ARCA的缺失导致PNQR1潜在反应性丧失，表明该启动子的活性受ARCA的调节。接下来，通过5'Deotion方法鉴定了PNQR1上的ARCA结合区域，表明PNQR1-134和PNQR1-237之间存在ARCA结合区域。