バクテリアの
RNAポリメラーゼはmRNAのステム・ループ構造とそれに続くpolyUによって転写終結すると言われてきた。この様な転写終結機構をロー非依存性ターミネータと言う。しかし奈良先端科学技術大学院大学の小笠原研究室らの枯草菌のノーザンハイブリダイゼーションの結果から、
RNAポリメラーゼは、このロー非依存性ターミネータを通り過ぎる「リードスルー」を頻繁に起こしていることが分かってきた。これまでの常識では考えられないこの「リードスルー」という現象が、ゲノム中のどこで、いつ、どの様に起こっているのかを知るには、従来の分子生物学的手法では非常に難しい。その様な理由から「リードスルー」する箇所としない箇所のロー非依存性ターミネータの特徴をコンピュータによって比較し、ゲノム全体における「リードスルー」現象の役割を探る。これまでの我々の部分的なデータからこの「リードスルー」は、ロー非依存性ターミネータのステム・ループ構造の強さや大きさ、
polyUの長さなどに影響されるのではなく、ロー非依存性ターミネータと次の遺伝子の転写開始制御と関連しているらしいことが分かってきた。また、研究を進めるに従って統計的な解析を行う必要性が出てきたため、小笠原研究室に加え、長野大学関口研究室、福山大学藤田研究室のノーザンハイブリダイゼーションのデータも加えた。総計631個の遺伝子に関して転写終結の「リードスルー」をする箇所としない箇所との比較を行いその機能の解明を行う事を目的とする。また、この研究を通してバクテリアの転写制御についての新たな体系を見いだし、情報生物学的手法による分子生物学適に意味のある結果を残したいと考えている。
小笠原、関口、福田研究室ででたノーザンハイブリダイゼーションのデータを情報学的手法により解析する。具体的な実施項目は以下のようになっている。
すべての遺伝子の後ろの自由エネルギーの計算。データのデータベース化。リードスルーする箇所としない箇所の自由エネルギー、遺伝子間距離を計算し比較を行った。
The 10th International Conference on Bacilli
に出席。これまでのデータを発表。転写終結配列の比較を行った。また、全ての遺伝子の前の自由エネルギーを計算し、転写開始制御配列の存在しそうな遺伝子をピックアップした。
ゲノム班会議出席。小笠原研の人たちと情報交換。
枯草菌研究会に出席。小笠原研ほか、全国の枯草菌関連の研究者とディスカッション。
転写開始制御配列の存在する遺伝子と転写終結のリードスルーする遺伝子との関連性について調査。既知の遺伝子に関する論文から転写開始制御についてまとめる。総合的なデータのまとめに入る。
日本分子生物学会に出席。3大学の枯草菌関連の研究者とディスカッション。
個々の配列に関して、
枯草菌の転写終結のリードスルーを起こすと思われる箇所とそうでない箇所との比較を行った結果、いくつかのリードスルーの箇所には次の遺伝子の転写開始制御の配列が存在することが分かった。この転写開始制御の配列はロー因子非依存性ターミネーターを含み、大腸菌で言うアテニュエーターに相当する機能を持っている。枯草菌ではこれらの制御配列は
S-Box, T-Boxと呼ばれており、大腸菌と同様にアミノ酸合成系の遺伝子の制御に多く見つかっている。また、以下の図に示したとおり、リードスルーするターミネーターでは次の遺伝子内や次の遺伝子の直前に存在するもの(赤枠内)もあり、これらが翻訳機構との関係でリードスルーを起こす可能性が示唆された以上のような事からリードスルーは
の2つの可能性が示唆された。
(実績)研究成果を以下の学会でポスター発表致しました。
(予定)研究成果を以下の学会でポスター発表ならびに口頭発表する予定です。
以下のデータから現状としてあげられる課題は以下のような点である。