微生物における環境変化に応答した情報伝達と遺伝子発現制御

微生物响应环境变化的信息传递和基因表达控制

• 批准号: 01560118
• 负责人: 水野 猛
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1989
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1989 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01560118/
• 关键词: 大腸菌; 遺伝子発現制御; 情報伝達; タンパク質リン酸化; 膜タンパク質; 遺伝子活性化タンパク質; 分子生物学

大腸菌は外界の浸透圧変化に対して様々な応答をする。本研究で対象とした大腸菌外膜タンパク質OmpF,OmpCの合成制御を見てみると、高浸透圧条件下では一方のタンパク質(OmpC)が優先的に合成され、低浸透圧条件下では他方(OmpF)が優先的に合成される。外界の物理的要因への細胞応答やそれに伴った遺伝子発現制御という観点から、この一見奇妙な制御メカニズムに関心を持ち、分子生物学的な研究を展開してきた。本研究において我々が明らかにしてきた要点を以下にまとめる。(1)、OmpF、OmpCの合成制御は遺伝子の転写のレベルでなされいる。(2)、この転写制御には少なくとも二つの調節タンパク質(OmpR、Envz)が重要な働きをしている。(3)、OmpRはompF、ompC両遺伝子のプロモ-タ-上流DNAに結合し、転写を促進する遺伝子活性化タンパク質である。(4)、EnvZは細胞質膜に存在し、浸透圧を関知するセンサ-タンパク質と予想され、浸透圧変化の情報をなんらかの機構でOmpRに伝達する機能を担っていると考えられる。本年度の研究計画における特に大きな成果は、EnvZの機能を具体的に明らかにすることができたことである。その成果を以下にまとめる。(1)、EnvZは膜局在性のタンパク質リン酸化酵素であり、自己リン酸化能を有する。(2)、EnvZはOmpRを特異的にリン酸化する。(3)、EnvZはリン酸化型OmpRの脱リン酸化にも必須である。(4)、OmpRはリン酸化されることによりDNAへの結合能が上昇し、ompF、ompC遺伝子の転写を顕著に促進する。(5)、以上の結果を基にEnvZによるリン酸化を介した情報伝達と遺伝子発現制御に関する分子レベルでのモデルを提唱した。本研究におけるこれらの発見は、微生物における情報伝達機構及び遺伝子発現制御機構にタンパク質のリン酸化が関与している事を実験的に示した例として、この分野の発展に大きく貢献することができた。

Coliform bacteria respond to environmental pressure. In this study, the synthesis of OmpF and OmpC in the outer membrane of Escherichia coli was studied. Under high osmotic pressure, OmpC was preferentially synthesized, while under low osmotic pressure, OmpF was preferentially synthesized. The study of molecular biology has been carried out on the important factors of physics, such as the development of molecular biology, the development of molecular biology, and the development of molecular biology. The main points of this study are as follows: (1)OmpF and OmpC are synthesized and used to control the production of synthetic drugs. (2)The quality of the adjustment (OmpR, Envz) is important. (3)OmpR, ompF, ompC, DNA binding, DNA promotion, DNA activation, DNA sequencing (4)EnvZ is responsible for the information on the existence of plasma membrane and osmotic pressure, and the function of OmpR. This year's research plan is particularly important, and the function of EnvZ is specific. The results are as follows. (1)EnvZ has the ability to acidify itself. (2)EnvZ is an OmpR specific acid. (3)EnvZ Acidizing OmpR Acidizing must be removed. (4)The binding energy of OmpR and OmpC increased. (5)The above results are based on the following information: This study is aimed at the discovery of microbial information transmission mechanisms and gene development control mechanisms in the field of biological diversity and the development of biological diversity.

项目成果

Aiba Hirofumi: "Phosphorylation of a bacterial activator protein,OmpR,by a protein kinase,EnvZ,stimulates transcription of the ompF and ompC genes in Escherichia coli." FEBS Lett.(1990)

Aiba Hirofumi：“蛋白激酶 EnvZ 磷酸化细菌激活蛋白 OmpR，刺激大肠杆菌中 ompF 和 ompC 基因的转录。”

Aiba Hirofumi: "Transfer of phosphoryl group between two regulatory proteins involved in osmoregulatory expression of the ompF and ompC genes in E.coli." J.Beol.Chem.264. 8563-8567 (1989)

Aiba Hirofumi：“参与大肠杆菌中 ompF 和 ompC 基因渗透调节表达的两个调节蛋白之间的磷酰基转移。”

Maeda Sumio: "Evidence for multiple OmpR-binding sites in the upstream activation sequence of the ompC promoter in Escherichia coli." J.Bacteriol.(1990)

Maeda Sumio：“大肠杆菌中 ompC 启动子上游激活序列中存在多个 OmpR 结合位点的证据。”

Kato Masashi: "Location of phosphorylation site and DNA-binding of a positive regulator,OmpR,involved in activation of the osmoregulatory genes of E.coli." FEBS Lett.249. 168-172 (1989)

Kato Masashi：“磷酸化位点的位置和正调节因子 OmpR 的 DNA 结合，参与大肠杆菌渗透调节基因的激活。”

Aiba Hirofumi: "Evidence for the physiological importance of of the phosphotransfer between the two regulatory components,EnvZ and OmpR,in osmoregulation in Escherichia coli" J.Biol.Chem.264. 14090-14094 (1989)

Aiba Hirofumi：“两个调节成分 EnvZ 和 OmpR 之间磷酸转移在大肠杆菌渗透调节中的生理重要性的证据”J.Biol.Chem.264。