大腸菌におけるRecBCD発現の微調整が最適な DNA 修復に必要である

Core Concepts

大腸菌におけるRecBCD発現は、Hfqタンパク質による翻訳後調節機構によって微調整されており、これにより最適なRecBCD分子数が維持されている。

Abstract

本研究では、大腸菌におけるRecBCD発現の調節メカニズムを明らかにした。 RecBCDサブユニットをコードする遺伝子群は低レベルで恒常的に転写されており、recB mRNAは非常に低abundance かつ短寿命である。一方、RecBタンパク質は長寿命で、その細胞間変動は予想よりも小さい。 Hfqタンパク質がrecB mRNAに結合し、翻訳を抑制することで、RecBタンパク質の発現を調節している。Hfqを欠失すると、RecBタンパク質の発現が増加する。 DNA二本鎖切断ストレス下では、RecBタンパク質の翻訳効率が上昇するが、mRNA量は減少する。これにより、RecBCD発現が適切な範囲に維持される。 Hfqによる翻訳抑制は、RecBタンパク質の細胞間変動を抑制する役割も果たしている。Hfqを欠失すると、変動が増大する。 RecBタンパク質の過剰発現は DNA修復能を低下させるため、Hfqによる微調整機構は、RecBCD分子数を最適な範囲に保つ重要な役割を果たしていると考えられる。

Stats

recB mRNAの平均寿命は1.6分である。 新生細胞における recB mRNAの平均発現量は0.95分子/細胞である。 RecBタンパク質の平均発現量は3.9分子/細胞である。 RecBタンパク質の除去速度は0.015/分である。 DNA二本鎖切断ストレス下では、RecBタンパク質の翻訳効率が2.5倍上昇する。

Quotes

"RecBCD has been shown to process the chromosome for up to ∼ 100 kb at ∼ 1.6 kb/s in live bacteria [5]. Such a potent DNA degradation activity is controlled by chi recognition [11]. However, because this recognition is probabilistic [12], RecBCD can degrade large chromosome fragments before DNA repair is initiated." "Whilst the biochemical and in vivo activities of RecBCD have been extensively studied ([11, 16, 17, 18, 19], and [7, 20] for review), less is known about the regulation of its expression."

Key Insights Distilled From

An Hfq-dependent post-transcriptional mechanism fine tunes RecB expression in Escherichia coli

by Kalita,I., I... at www.biorxiv.org 10-24-2021

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.10.23.465540v2

Deeper Inquiries

RecBCD発現の微調整機構は、他の DNA修復タンパク質の発現制御にも応用できるか

RecBCD発現の微調整機構は、他の DNA修復タンパク質の発現制御にも応用できるか? RecBCDの微調整機構は、他のDNA修復タンパク質の発現制御にも応用可能性があります。この研究では、RecBCDの発現が非常に低いレベルであり、Hfqによる翻訳抑制が重要な役割を果たしていることが示されています。他のDNA修復タンパク質も同様に低いレベルで発現されている場合、HfqなどのRNA結合タンパク質による翻訳制御が重要な役割を果たす可能性があります。このような微調整機構は、細胞がDNA損傷に適切に対応するために必要な適切なタンパク質レベルを維持するのに役立つ可能性があります。

Hfqによる翻訳抑制以外に、RecBCD発現を制御する他の機構はないか

Hfqによる翻訳抑制以外に、RecBCD発現を制御する他の機構はないか? Hfqによる翻訳抑制以外にも、RecBCD発現を制御する他の機構が存在する可能性があります。この研究では、HfqがRecB mRNAに結合して翻訳を抑制することが示されていますが、他のRNA結合タンパク質や転写因子などがRecBCD発現に影響を与える可能性も考えられます。さらに、ポストトランスクリプション制御以外に、転写レベルでの制御やタンパク質の安定性に影響を与える要因も考慮する必要があります。したがって、RecBCD発現の制御には複数の機構が関与している可能性があります。

DNA修復以外の細胞プロセスにおいて、Hfqによる発現調節が重要な役割を果たしている例はあるか

DNA修復以外の細胞プロセスにおいて、Hfqによる発現調節が重要な役割を果たしている例はあるか? DNA修復以外の細胞プロセスにおいても、Hfqによる発現調節が重要な役割を果たしている例がいくつか報告されています。Hfqは、RNA結合タンパク質として、細胞内で多くのmRNAやsRNAと相互作用し、遺伝子発現の調節に関与しています。例えば、Hfqは代謝経路やストレス応答における遺伝子発現の制御に重要な役割を果たしています。また、Hfqは細胞周期や細胞増殖にも影響を与えることが知られており、細胞内でさまざまなプロセスに関与しています。したがって、Hfqによる発現調節はDNA修復以外の細胞プロセスにおいても重要な役割を果たしている可能性があります。