大腸菌における7つのRRNAプロモーターの強度と調節

モデルProkaryote Escherichia coliには、ゲノムにRRNAオペロンの7つのコピーが含まれています。複数のrRNAオペロンの存在は、環境条件に応じて、翻訳の重要な装置であるリボソームのレベルを上げるための利点です。しかし、大腸菌ゲノムの完全な配列は、7つのRRNAオペロン間の微小不均一性を示し、機能的不均一性および/または微分モードの可能性を高めました。この研究の目的は、大腸菌の各rRNAオペロンのプロモーターの強度と調節を決定することです。この目的のために、タンパク質コーディング遺伝子のプロモーター強度を正確かつ正確に測定するために開発された二本蛍光タンパク質レポーターPBRPシステムを使用しました。このプロモーターアッセイベクターの適用のために、翻訳の信号を欠いているrRNAオペロンプロモーターの測定のために、レポーターGFP遺伝子の開始コドンで合成SDシーケンスを加え、それぞれ約500 bp-spream各16S rRNAを挿入しました。このSDシーケンスの前。この修正されたPGRSシステムを使用して、各RRNオペロンのプロモーター活性は、RRNプロモーター指向GFPと参照プロモーター指向RFP蛍光を測定することにより決定されました。結果は、次のことを示しています。プロモーター活性は、さまざまな培地で成長した野生型大腸菌のさまざまな成長段階を含む、分析されたすべての成長条件下でRRNEプロモーターにとって最高でした。しかし、他の6つのRRNプロモーターのプロモーター強度は、培養条件に応じてさまざまでした。これらの発見は、まったく7つのrRNAオペロンが、幅広い環境状況でのリボソーム形成のより微調整された制御を介して大腸菌に利点を付与することで、7つのrRNAオペロンが発現の調節モードに関して異なることを示しています。各rRNAオペロンの機能的役割の可能性のある違いについても説明します。

The model prokaryote Escherichia coli contains seven copies of the rRNA operon in the genome. The presence of multiple rRNA operons is an advantage for increasing the level of ribosome, the key apparatus of translation, in response to environmental conditions. The complete sequence of E. coli genome, however, indicated the micro heterogeneity between seven rRNA operons, raising the possibility in functional heterogeneity and/or differential mode of expression. The aim of this research is to determine the strength and regulation of the promoter of each rRNA operon in E. coli. For this purpose, we used the double-fluorescent protein reporter pBRP system that was developed for accurate and precise determination of the promoter strength of protein-coding genes. For application of this promoter assay vector for measurement of the rRNA operon promoters devoid of the signal for translation, a synthetic SD sequence was added at the initiation codon of the reporter GFP gene, and then approximately 500 bp-sequence upstream each 16S rRNA was inserted in front of this SD sequence. Using this modified pGRS system, the promoter activity of each rrn operon was determined by measuring the rrn promoter-directed GFP and the reference promoter-directed RFP fluorescence, both encoded by a single and the same vector. Results indicated that: the promoter activity was the highest for the rrnE promoter under all growth conditions analyzed, including different growth phases of wild-type E. coli grown in various media; but the promoter strength of other six rrn promoters was various depending on the culture conditions. These findings altogether indicate that seven rRNA operons are different with respect to the regulation mode of expression, conferring an advantage to E. coli through a more fine-tuned control of ribosome formation in a wide range of environmental situations. Possible difference in the functional role of each rRNA operon is also discussed.