解糖系を介した情報伝達と遺伝子発現調節機構の解析

糖酵解信息传递及基因表达调控机制分析

• 批准号: 02J05296
• 负责人: 田中 裕也
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02J05296/
• 关键词: グルコース応答; グルコーストランスポーター; 転写誘導; 膜局在; 転写因子; Mlc; 膜蛋白質; 解糖系; シグナル伝達; 膜への局在化; mRNAの分解

大腸菌は培地中のグルコースに応答して様々な遺伝子の転写を誘導する。この転写誘導には転写制御因子としてMlcが関わっていること、この誘導は、グルコースの取り込みに伴い脱リン酸化されたIICBGlcがリプレッサーであるMlcを膜にトラップすることによることを明らかにしてきた。Mlcの活性阻害作用機構には2つの可能性が考えられる。一つは結合によりMlcタンパクが構造変化をおこし不活性化するというものである。もう一つはグルコース輸送タンパクIICB^<Glc>との結合に伴い、膜にMlcを局在化するとMlcが膜との相互作用などにより不活性化するというものである。これらを検討するために以下の実験を行った。MlcはIICB^<Glc>の細胞質ドメインであるIIBドメインと結合することが知られていたため、IIBドメインのみを発現させその効果を調べた。するとIIBドメイン単独ではMlcを不活性化させることはできなかったが、IIBドメインを膜タンパク質であるLacYと融合させるとMlcを不活性化することができた。次にMlcをLacYと融合させ直接膜に局在させてみた。するとこの膜局在型Mlcはリプレッサーとしての機能を失っていた。LacYの膜貫通ヘリックスの一部をMlcに融合させた場合もMlcは不活性型であった。この膜貫通ヘリックスにフレームシフト変異を入れ細胞質に局在させると、Mlcは通常どおり機能した。以上の結果から、Mlcの不活性化にはIICB^<Glc>は直接には必要でなく、Mlc不活性化は膜へ局在したときに膜との相互作用によって引き起こされると結論した。ここでのIICB^<Glc>の役割はグルコースの感知とそれに伴いMlcを膜に局在させることである。

大肠杆菌诱导各种基因在培养基中响应葡萄糖的转录。这种转录诱导涉及MLC作为转录调节剂，并且该诱导已通过MLC（抑制剂）进入IICBGLC的膜的MLC捕获，该诱导剂已被葡萄糖摄取被脱磷酸化。抑制MLC活性的机制有两种可能性。一种是结合导致MLC蛋白发生结构变化并失活。另一个是，当MLC与葡萄糖转运蛋白IICB^<glc>结合而将MLC定位于膜上时，MLC通过与膜的相互作用等灭活。为了研究这些实验，进行了以下实验。由于已知MLC与IICB^<glc>的细胞质结构域结合，因此我们仅表示IIB域并检查其效果。因此，仅IIB结构域不能失活的MLC，但是当IIB结构域与膜蛋白蕾丝融合时，可能会灭活MLC。接下来，MLC与花边融合并直接定位在膜上。该膜定位的MLC失去了其作为阻遏物的功能。当将蕾丝跨膜螺旋的一部分融合到MLC时，MLC也是不活跃的。当将移码突变放在该跨膜螺旋中并定位在细胞质中时，MLC正常起作用。从上述结果可以得出结论，IICB^<glc>对于MLC失活并不需要直接，并且MLC失活是由于位于膜上的膜相互作用而引起的。 IICB^<glc>的作用是感知葡萄糖，并同时将MLC定位在膜上。