Functional differentiation of anaerobic bacterial biofilms by post-transcriptional regulation

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偏性嫌気性細菌であるウェルシュ菌集団中からは、細胞外マトリクス遺伝子の発現がONの亜集団とOFFの亜集団が出現する。それぞれの亜集団をセルソーターによって分取し、RNA-seq解析を実施したところ、細胞外マトリクス遺伝子とその下流の遺伝子群が同時に発現変動していることが明らかになった。下流の遺伝子および各遺伝子間領域の変異株を作製し、各株の細胞外マトリクス遺伝子の発現を解析することによって、細胞外マトリクス遺伝子発現の不均一性形成に関与する配列を同定した。また先行研究より、培養温度に応答して細胞外マトリクス遺伝子の発現量が変動し、それに伴いバイオフィルム形態が変化することが明らかとなっている。温度は宿主内外を認識する環境シグナルの一つであり、温度に応答した遺伝子発現制御は本菌の病原性の理解にも貢献すると考えられる。そこで、宿主内温度37°Cと宿主外温度25°Cに応答して変動する遺伝子群をRNA-seq解析によって網羅的に探索したところ、25°Cでは宿主成分の利用性に関与する複数の遺伝子群が発現上昇することが明らかとなった。個々の遺伝子に関してレポーター解析およびmRNA安定性解析を実施したところ、これらの遺伝子の多くは転写活性ではなくmRNAの安定性が温度によって変動していることが示された。ウェルシュ菌においては、転写後レベルの遺伝子発現制御機構が温度応答に重要であることが示唆された。