V. cholerae tgt 遺伝子の欠失は、アミノグリコシド耐性を減少させ、コドン使用バイアスを変化させる

Core Concepts

tgt遺伝子の欠失により、V. choleraeはアミノグリコシド耐性が減少し、特定のタンパク質の翻訳効率が変化する。これは、tRNAのqueuosine修飾が、コドン使用バイアスを変化させることで、ストレス応答遺伝子の発現を調節していることを示唆している。

Abstract

本研究では、V. cholerae におけるtgt遺伝子の欠失が、アミノグリコシド耐性と翻訳制御に及ぼす影響について明らかにしている。

V. cholerae Δtgt株は、サブMIC濃度のトブラマイシンに対する耐性が低下するが、他の抗菌薬に対する耐性には影響がない。この表現型は、tgt遺伝子の発現を補完することで回復する。

Δtgt株では、アミノグリコシド取り込みや膜電位に変化はみられない。しかし、特定のタンパク質(RsxA)の翻訳効率が上昇しており、これがSoxR酸化ストレス応答遺伝子の発現を抑制することが明らかになった。

RNA-seq解析から、Δtgt株では、チロシンコドンTATを含む遺伝子の発現が変化していることが示された。特に、DNA修復関連遺伝子などが、queuosine修飾の影響を受ける可能性のある候補遺伝子として同定された。

リボソームプロファイリング解析により、Δtgt株ではTATコドンを含む遺伝子の翻訳効率が上昇していることが確認された。

以上の結果から、tgt遺伝子の欠失によるqueuosine修飾の減少が、コドン使用バイアスの変化を引き起こし、ストレス応答遺伝子の翻訳制御に影響を及ぼすことが示唆された。

Stats

Δtgt株はトブラマイシンに対する耐性が低下するが、他の抗菌薬には影響がない
Δtgt株では、RsxAタンパク質の翻訳効率が上昇し、SoxR酸化ストレス応答遺伝子の発現が抑制される
Δtgt株では、チロシンコドンTATを含む遺伝子の発現が変化している
リボソームプロファイリング解析により、Δtgt株ではTATコドンを含む遺伝子の翻訳効率が上昇している

Quotes

"tgt遺伝子の欠失により、V. choleraeはアミノグリコシド耐性が減少する"
"Δtgt株では、RsxAタンパク質の翻訳効率が上昇し、SoxR酸化ストレス応答遺伝子の発現が抑制される"
"Δtgt株では、チロシンコドンTATを含む遺伝子の発現が変化している"

Key Insights Distilled From

Aminoglycoside tolerance in Vibrio cholerae engages translational reprogramming associated to queuosine tRNA modification

by Fruchard,L.,... at www.biorxiv.org 09-26-2022

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.09.26.509455v3

Deeper Inquiries

tgt遺伝子の発現調節機構はどのようなものか

tgt遺伝子の発現調節機構はどのようなものか?
tgt遺伝子の発現は、環境刺激に応じて調節されることが示唆されています。具体的には、環境刺激に応じてtgt遺伝子の発現量が変化し、それによってキノイシンのサブ最小阻害濃度（sub-MIC）下でのV. choleraeの成長に影響を与えることが示されています。また、tgt遺伝子の発現は、環境刺激によってtRNA修飾のパターンが変化し、アミノグリコシドに対する耐性やストレス応答に関与している可能性が示唆されています。

Δtgt株におけるDNA修復関連遺伝子の翻訳制御の詳細はどのようなものか

Δtgt株におけるDNA修復関連遺伝子の翻訳制御の詳細はどのようなものか?
Δtgt株において、DNA修復関連遺伝子の翻訳制御に関する詳細なメカニズムが明らかにされています。具体的には、tgtの欠損により、DNA修復関連遺伝子の中でチロシンコドン（TAT）に偏ったコドン使用が増加し、これらの遺伝子がより効率的に翻訳されることが示されています。この翻訳制御の変化により、V. cholerae Δtgt株はUVに対する感受性が低下し、DNA修復機構に影響を与える可能性が示唆されています。

queuosine修飾は、他のどのようなストレス応答経路に関与しているか

queuosine修飾は、他のどのようなストレス応答経路に関与しているか?
queuosine修飾は、ストレス応答経路の中でも特に酸化ストレス応答経路に関与していることが示されています。具体的には、queuosine修飾により、特定のタンパク質（RsxA）がより効率的に翻訳され、SoxR酸化ストレス応答レギュロンの活性化を防ぐことが示されています。このような翻訳再プログラミングにより、アミノグリコシドに対する耐性や酸化ストレス応答が調節されることが示唆されています。queuosine修飾は、細菌の抗生物質への応答において重要な役割を果たしており、環境刺激に応じてストレス応答経路を調節するメカニズムとして機能している可能性があります。