大腸菌におけるGCVB小RNAによる芳香族アミノ酸代謝の転写後調節

大腸菌は、一般的な経路を介して芳香族アミノ酸（AAAS）を合成して、前駆体、コリスマ、および3つの末端経路を生成して、コリスマをPHE、Tyr、およびTRPに変換します。大腸菌はまた、5人のトランスポーターを介して外因性AAAを輸入しています。転写後のGCVB小型RNAは、大腸菌のアミノ酸の取り込みと生合成に関与する50を超える遺伝子を調節しますが、GCVBレギュロンの全範囲はまだ過小評価されています。この研究では、翻訳レポーターアッセイとQRT-PCR分析を使用して、AAA生合成と輸送に関与するすべての遺伝子を調べました。以前に検証されたターゲット、AROC、AROP、およびTRPEに加えて、主にR1シード領域を介してGCVBによって大幅に抑制された新しいターゲット遺伝子を特定しました。例外的に、GCVBは、AROG翻訳開始領域とGCVB R3シード配列の間の直接的なベースペアリングを通じて、共通経路の最初の反応の主要なアイソザイムをコードするAROGの発現を強く阻害します。RNase Eは、C末端ドメインを介してAROCとAROPを除く標的mRNAの分解を媒介します。GCVBの過剰発現はラグ相を延長し、AAASを補充した最小培地の成長率を低下させ、AAAトランスポーターを抑制することにより、抗生物質化合物であるアザセリンに対する耐性を付与します。大腸菌株は、芳香族アミノ酸（AAAS）とその誘導体化合物の発酵産生において、産業用の関連する転写因子および生合成酵素で遺伝的に修飾されています。この研究は、大腸菌のアミノ酸代謝のグローバルな調節因子であるGCVB小RNAに焦点を当て、AAA生合成と取り込みに関与する新しいGCVBターゲットを特定します。GCVBは、TRPおよびPHE末端経路の共通経路と最初の酵素の最初と最後の酵素の発現を抑制します。GCVBは、AAASの輸入も制限しています。この論文は、大腸菌のAAA代謝に対するRNAを介した調節の影響を文書化しています。

Escherichia coli synthesizes aromatic amino acids (AAAs) through the common pathway to produce the precursor, chorismate, and the three terminal pathways to convert chorismate into Phe, Tyr, and Trp. E. coli also imports exogenous AAAs through five transporters. GcvB small RNA post-transcriptionally regulates more than 50 genes involved in amino acid uptake and biosynthesis in E. coli, but the full extent of GcvB regulon is still underestimated. This study examined all genes involved in AAA biosynthesis and transport using translation reporter assay and qRT-PCR analysis. In addition to previously verified targets, aroC, aroP, and trpE, we identified new target genes that were significantly repressed by GcvB primarily via the R1 seed region. Exceptionally, GcvB strongly inhibits the expression of aroG, which encodes the major isozyme of the first reaction in the common pathway, through direct base pairing between the aroG translation initiation region and the GcvB R3 seed sequence. RNase E mediates the degradation of target mRNAs except aroC and aroP via its C-terminal domain. GcvB overexpression prolongs the lag phase and reduces the growth rate in minimal media supplemented with AAAs and confers resistance to an antibiotic compound, azaserine, by repressing AAA transporters.IMPORTANCEE. coli strains have been genetically modified in relevant transcription factors and biosynthetic enzymes for industrial use in the fermentative production of aromatic amino acids (AAAs) and their derivative compounds. This study focuses on GcvB small RNA, a global regulator of amino acid metabolism in E. coli, and identifies new GcvB targets involved in AAA biosynthesis and uptake. GcvB represses the expression of the first and last enzymes of the common pathway and the first enzymes of Trp and Phe terminal pathways. GcvB also limits import of AAAs. This paper documents the impact of RNA-mediated regulation on AAA metabolism in E. coli.