Identification of the regulatory network of all functionally unknown transcription factors in Escherichia coli.

鉴定大肠杆菌中所有功能未知的转录因子的调控网络。

基本信息

批准号：
22K06184
负责人：
島田友裕
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Meiji University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

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。

随着基因组核苷酸序列的发展以及生物体所拥有的基因的整体图，下一个研究目标是了解生物体使用基因的整体情况。在这项研究中，为了了解生物如何使用基因的总体情况，我们将大肠杆菌用作模型生物体，并分析大肠杆菌的功能转录因子，其中受控基因和功能是完全未知的。了解未知功能转录因子的调节机制和生理意义将导致阐明生物体的新机制。许多未知的转录因子在实验室条件下不起作用，因此在体内系统中的功能识别极为困难。因此，申请人采用了一种使用基因组SELEX方法（GSELEX方法）全面识别转录调节剂的直接控制基因的策略，该方法直接鉴定了体外转录调节剂的基因组识别结合区域，该结合区域已由申请人独立开发。由于GSELEX方法需要纯化的蛋白质，因此在第一年中，纯化了功能转录因子的蛋白质并合成，此外，GSELEX方法试图全面识别基因组上的结合区域。结果，我们成功地确定了十个新未知转录因子的目标序列。这些将单独证明对靶基因组的控制及其在下一个财政年度及以后的生理意义。此外，对未知函数转录因子YGFI的控制分析是事先进行的。结果，发现YGFI调节与生物膜形成，氧化应激抗性，抗氧化应激性，多药耐药性和宿主动物肠内生存的基因，并抑制生物膜的形成并有助于获得过氧化物耐氧化物的耐药性。基于这些结果，提议将其命名为YGFI（SRSR）（固定阶段的应力反应调节器），并以原始论文的形式出版。