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。

既然基因组序列已经确定，生物体基因的全貌也已清晰，下一个研究目标是了解生物体如何使用基因的全貌。在本研究中，为了了解生物利用基因的整体机制，我们以大肠杆菌作为模式生物，对大肠杆菌中功能未知的转录因子进行功能分析，其调控的基因和功能完全未知。了解功能未知的转录因子的调节机制和生理意义将有助于阐明新的生物学机制。许多功能未知的转录因子在实验室条件下不起作用，这使得鉴定它们在体内系统中的功能变得极其困难。因此，我们利用申请人独创的基因组SELEX方法（gSELEX方法），在体外直接鉴定转录调控因子在基因组上的识别结合区域，从而鉴定出转录调控因子直接控制的基因。采取综合识别策略。由于gSELEX方法需要纯化蛋白质，因此第一年我们纯化并合成了功能未知的转录因子的蛋白质，并尝试利用gSELEX方法全面鉴定基因组上的结合区域。结果，他们成功鉴定了10多个功能未知的转录因子新靶序列。我们计划从明年开始展示这些目标基因的控制并单独分析它们的生理意义。此外，我们还对功能未知的转录因子YgfI进行了调控分析。结果发现，YgfI 在宿主动物肠道稳定期调节与生物膜形成、氧化应激抗性、多药抗性和存活相关的基因，并揭示了这有助于抑制生物膜形成和过氧化。获得氢耐受性。基于这些结果，我们建议将其命名为YgfI SrsR（一种稳定期的应激反应调节剂）并作为原创论文发表。