大腸菌転写因子によるRNAポリメラーゼ機能分化機構の解析

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ゲノム上で厳密に制御される遺伝子発現の全貌を理解する上で、RNAポリメラーゼの機能分化が重要であると考えられる。大腸菌では、基本転写装置RNAポリメラーゼの分子構造は明らかとされ、DNA結合転写因子によるRNAポリメラーゼの機能分化のモデルが提唱されている。本研究では、単純な特定のアスパラギン酸のリン酸化で活性化するDNA結合性転写因子であるレスポンスレギュレーターについて解析した。昨年度までに、レスポンスレギュレーターは二量体としてDNAに結合し、その活性化がDNAポリメラーゼの機能を変化させ、転写制御する可能性を示唆した。解析したレスポンスレギュレーターのプロモーター結合位置は、RNAポリメラーゼ結合付近であり、その結合アフィニティーが複数遺伝子の発現ヒエラルキーを決定していることが示された。これらの知見に加え、大腸菌ゲノム発現の包括的解析から、レスポンスレギュレーター(PhoP)が他のレスポンスレギュレーター遺伝子(rstA)発現を制御するカスケードに加え、同一プロモーター(spy)上に異なるレスポンスレギュレーターCpxRとBaeRが作用し得る独立したシス因子が存在し転写制御するネットワークを見出した。後者のネットワーク機構では、CpxRのプロモーターへの結合はspyプロモーターのRNAポリメラーゼ結合付近であったのに対して、BaeRは少し上流の2箇所に結合していた。このような結合様式はCitBレスポンスレギュレーターでも観察された。これらの結果は、大腸菌のレスポンスレギュレーターによるRNAポリメラーゼの機能変化はプロモーター付近の相互作用に加え、上流のエンハンサー様の作用によっても機能制御を受けること可能性を示唆した。