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| 転写活性化因子II | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
 λcII-DNA複合体の結晶構造[1] | |||||||
| 識別子 | |||||||
| 生物 | |||||||
| シンボル | cII | ||||||
| エントレズ | 2703494 | ||||||
| ＰＤＢ | 1ZPQ | ||||||
| RefSeq (プロテイン) | NP_040630.1 | ||||||
| ユニプロット | P03042 | ||||||
| その他のデータ | |||||||
| 染色体 | ゲノム: 0.04 - 0.04 Mb | ||||||
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cIIまたは転写活性化因子IIは、 DNA結合タンパク質であり、ラムダファージのライフサイクルにおける重要な転写因子である。[1]これは、291塩基対のcII遺伝子によってラムダファージゲノムにコード化されている。 [2] cIIは、バクテリオファージがゲノムを宿主に組み込んで休眠状態になるか（溶原性）、複製して宿主を殺すか（溶解性）を決定する上で重要な役割を果たしている。[3]
導入
cIIはラムダファージの双安定遺伝子スイッチの中心的な「スイッチマン」であり、環境と細胞の状態を、宿主を溶原化するか溶解するかの決定に考慮に入れることを可能にする。[4] cIIは、ファージゲノム上の3つのプロモーター（pI、pRE、pAQ）の転写活性化因子として機能する。 [3] cIIは不安定なタンパク質であり、半減期は37℃で1.5分と短く、[5]濃度の急激な変動を可能にする。1982年に初めて単離され、[6]ラムダの制御ネットワークにおけるcIIの機能は広範囲に研究されてきた。
構造と特性
cIIは、同一の11kDaのサブユニットからなるテトラマーとしてDNAに結合します。 [7] cII遺伝子は97のコドンをコードしていますが、成熟したcIIタンパク質サブユニットには、最初の2つのアミノ酸（fMetとVal）の翻訳後切断により、 95のアミノ酸しか含まれていません。 [6] cIIは過剰発現するとDNA合成を阻害するため、細菌に対して有毒です。[8]
cIIはプロモーターpI、pRE、およびpAQの35塩基対上流の相同領域に結合します。 [7]他のDNA結合タンパク質とは異なり、cIIは回文を形成する配列ではなく、直接反復配列TTGCN 6 TTGCを認識します。[7] cIIは、ラムダリプレッサーcI [7] (3)よりも約2桁弱い力でDNAに結合し、解離定数は約80nMです。[2] DNA結合は、残基26と45の間に位置する共通のヘリックスターンヘリックスモチーフ[1] (15)を使用して達成されます。 [7] DNA結合ドメインの両側には、残基9-25と46-71に位置するテトラマー形成に重要なドメインがあります。[7] cIIの固有の生体内不安定性は、残基89-97からなるC末端分解タグに起因します。このタグは宿主プロテアーゼHflAとHflBによって認識され、cIIの急速なタンパク質分解を引き起こします。[9] cIIが四量体化してもC末端タグはアクセス可能ですが[2]（13）、HflプロテアーゼはcIIモノマーのみを分解するため、タンパク質分解速度は低下します。[9]
関数
ラムダファージ制御ネットワークにおけるcIIの主な役割は、リプレッサー確立カスケードを開始することです。溶原性が確立されると、cIIは不要になり、オフになります。感染後に溶解遺伝子の抑制を確立するためのスイッチ要素として機能し、溶原性表現型を生成します。[3]
cII は、ファージタンパク質 N が十分なレベルに達して tR1 を過ぎた初期の右転写産物を抗終結させ、RNA ポリメラーゼが cII 遺伝子を転写できるようになると、初めて発現します。[10] cII レベルが特定の閾値レベルに達すると、プロモーター pI、pRE、pAQ を介した発現が誘導され、溶原性の確立に必要な 2 つの動作が開始されます。1) 溶解遺伝子の抑制、2) ファージゲノムの宿主染色体への組み込みです。[11]プロモーター pRE が活性化されると、リプレッサータンパク質 cI の発現が可能になり、すべての溶解遺伝子が遮断されます。pRE が活性化されると、2 つのプロモーターの収束転写により pR 活性が約 2 倍低下し、溶解遺伝子 O と P の発現が減少します。[12]プロモーター pAQ が活性化されると、後期溶解遺伝子の活性化に重要なタンパク質である Q のアンチセンス RNA が生成されます。アンチセンスQ RNAの産生によりQ産生が停止し、リプレッサーcIがすべての溶解性遺伝子発現を適切に停止するまで溶解活性が低下します。[13]プロモーターpIの活性化により、ファージタンパク質Intの発現が引き起こされ、その役割はファージゲノムを宿主の染色体に統合することです。[3]このように、cIIレベルは細胞の運命を決定する上で大きな役割を果たしますが、ランダムな熱変動も溶解または溶原性のどちらが選択されるかを部分的に決定します。[4]
感染中の細胞内のcIIのレベルは、その固有の生体内不安定性のために大きく変動し、そのレベルは分解速度に影響を与える環境要因や細胞要因によって大きく左右される。 [4 ]このような要因には、温度、[14]細胞飢餓、細胞に感染するファージの数（ファージの集団数の指標）が含まれる。[4]実験では、低温によってcIIの生体内半減期が37˚Cで約1～2分から20˚Cで20分に延長し、細胞が溶原化する確率が高くなることがわかっている。低温でのcIIの安定性の増加は、四量体化の増加および/またはHfl-プロテアーゼ活性の低下によるのではないかと仮定されている。[14]同様に、宿主のHfl-プロテアーゼはATP依存的にタンパク質を分解するため、cIIレベルをHfl-プロテアーゼ活性と結合させることで、バクテリオファージは細胞のエネルギー状態（健康または飢餓）を感知することができる。[15]このように、細胞が飢餓状態にある場合、溶原性は促進されます。[14]最後に、細菌細胞が複数のバクテリオファージに感染すると、各感染ファージからの追加的な寄与によりcIIのレベルが上昇します。したがって、複数のファージに感染した細胞では溶原性も促進されます。[4]
規制
感染中のcIIレベルは広範な転写後調節を示す。
- 翻訳
- 初期の右転写産物内のcII遺伝子の翻訳はN抗終結に依存する
- cII mRNAの分解:
- 宿主プロテアーゼ依存性分解:
- C 末端分解タグは宿主の HflA および HflB プロテアーゼによって認識され、遭遇した cII を迅速に分解します。
- 四量体化:
- テトラマーへのオリゴマー化によりcIIの安定性が増し、cIIレベルがより速い速度で蓄積されるようになる。[9]
参考文献
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