環境因子調控大腸桿菌RNase E 酵素活性與Rne基因表現之研究

Abstract

轉錄後調控作用是影響基因表現的重要機制，在大腸桿菌內RNase E（rne）為降解mRNA之主要酵素，它會藉切割自身mRNA之5』-UTR區域來控制rne基因表現。本實驗室先前研究發現，含5』-UTR的rne-lacZ reporter fusion在不同碳源、厭氧狀態及生長速率改變時，rne-lacZ表現量有2~5倍變化，但不含5』-UTR之rne-lacZ表現則在葡萄糖培養時，表現反而2倍高於醋酸培養。此外以Northern blot 觀察菌體內 rne mRNA 表現量，發現在無氧情形下rne表現量為有氧狀態時的3倍，以葡萄糖為碳源時 rne表現為醋酸時的6倍。連續式培養發現，生長速率快之菌體內rne mRNA表現量較多。在飢餓狀態下，菌體中累積的rne mRNA也會快速降解。綜合以上研究結果顯示，不同碳源、生長速率、飢餓反應與供氧量均會影響rne基因表現有影響，其調控作用除了發生於轉錄過程，也可能在轉錄後作用。 為了釐清上述因子對rne基因表現之調控關係，未來兩年預計進行下列研究。第一年：將偵測上述不同環境因子對菌體內rne基因在轉錄、mRNA穩定性、轉譯、RNase E酵素活性的影響。第二年：進一步探討上述因子在各層次對rne基因的調控機制，包括ppGpp及轉錄子IHF、ArcA和Fnr對啟動子的作用、Hfq對rne mRNA穩定性測試、Lon protease對RNase E之降解作用等。由於degradosome內有RhlB、PPK、enolase等酵素，其活性與ATP含量有關，我們也將探討不同環境下能量狀態改變，是否會影響RNase E基因。經由建構不同環境因子對rne基因表現之影響與調控機制，可對微生物如何調控基因表現改變有更深一層認識。