HFQタンパク質

hfq遺伝子によってコードされるHfqタンパク質（HF-Iタンパク質としても知られる）は、バクテリオファージQβの複製に不可欠な大腸菌宿主因子として1968年に発見されました。^{[1]現在では、Hfqは細菌に豊富に存在するRNA結合タンパク質であり、通常}Hfq結合sRNAとの相互作用によって媒介される多くの重要な生理学的役割を持っていることが明らかになっています。

大腸菌では、Hfq変異体はストレス応答に関連した多様な表現型を示す。^[2] Hfqタンパク質は現在、腸内細菌における2つの主要なストレス転写因子（σS（RpoS）およびσE（RpoE））の翻訳を制御することが知られている。^[3]^[4]^[5]また、コレラ菌のsRNAも制御し、具体的な例としてはMicX sRNAがある。^[6]チフス菌 では、Hfqは必須の毒性因子であることが示されており、その欠失によりチフス菌が上皮細胞に侵入したり、毒性因子を分泌したり、培養マクロファージ内で生存したりする能力が減弱する。^[7]サルモネラでは、Hfq欠失変異体も非運動性であり、シグマ媒介エンベロープストレス応答の慢性的な活性化を示す。^[8]サルモネラ菌のHfqのCLIP-Seq研究では、サルモネラ菌のトランスクリプトーム全体で640の結合部位が明らかになった。これらの結合部位の大部分はmRNAとsRNAで見つかった。^[9]Photorhabdus luminescens では、hfq遺伝子の欠失により二次代謝産物の生産が失われる。^[10]

Hfq は、いくつかのメカニズムを通じて多面的効果を媒介します。調節 sRNA と相互作用し、それらの標的とのアンチセンス相互作用を促進します。また、mRNA の分解を調節する (mRNA 転写物を分解するように指示する) ために独立して作用し、mRNA翻訳のリプレッサーとしても作用します。ゲノム SELEX は、Hfq 結合 RNA が配列モチーフ5'-AAYAAYAA-3'に富んでいることを示すために使用されています。 ^{[11] Hfq は、}大腸菌のリボソーム生合成、特に 30S サブユニットに作用することもわかっています。Hfq 変異体は、未熟な小サブユニットのレベルが高く、翻訳精度が低下します。^[12]細菌リボソームに対するこの機能は、Hfq 欠失株に典型的な多面的効果を説明することもできます。^[13]

電子顕微鏡画像では、このタンパク質が細胞質領域と核様体に予想通りに局在していることに加えて、Hfqの重要な部分が膜のすぐ近くに位置していることが明らかになりました。^[14]

結晶構造

これまでに、4 つの異なる Hfq タンパク質の 6 つの結晶構造が公開されています。E . coli Hfq ( PDB : 1HK9 )、低塩条件 ( 1U1S ) および高塩条件 ( 1U1T ) でのP. aeruginosa Hfq 、RNA が結合したS. aureusの Hfq ( 1KQ2 ) および結合していない S. aureus の Hfq ( 1KQ1 )、およびM. jannaschiiの Hfq(-like) タンパク質( 2QTX ) です。

6 つの構造すべてが、Hfq タンパク質複合体の六量体リング形状を裏付けています。

参照

RNAアウト

参考文献

^ August JT、Eoyang L、De Fernandez MT、et al. (1970) 。「バクテリオファージRNAの複製におけるファージ特異的タンパク質と宿主タンパク質」。Fed . Proc . 29 (3): 1170–5。PMID 4315363。
^ Tsui HC、Leung HC 、 Winkler ME (1994 年 7 月)。「大腸菌 K-12 における hfq 挿入変異によって生じる広範囲多面的表現型の特徴」。分子微生物学。13 (1 ) : 35–49。doi :10.1111/ j.1365-2958.1994.tb00400.x。PMID 7984093。S2CID 46245659 。
^ Muffler A、Fischer D、Hengge-Aronis R (1996 年 5 月)。「ファージ Qbeta RNA 複製の宿主因子として知られる RNA 結合タンパク質 HF-I は、大腸菌における rpoS 翻訳に必須である」。遺伝子と発達。10 (9): 1143–51。doi : 10.1101/ gad.10.9.1143。PMID 8654929。
^ Guisbert E, Rhodius VA, Ahuja N , Witkin E, Gross CA (2007 年 3 月). 「Hfq は大腸菌においてシグマ E を介したエンベロープストレス応答とシグマ 32 を介した細胞質ストレス応答を調節する」. Journal of Bacteriology . 189 (5): 1963–73. doi :10.1128/JB.01243-06. PMC 1855744. PMID 17158661 .
^ Brown L、Elliott T (1996 年 7 月)。「Salmonella typhimurium における RpoS シグマ因子の効率的な翻訳には、hfq 遺伝子によってコード化された RNA 結合タンパク質である宿主因子 I が必要」。Journal of Bacteriology。178 ( 13 ) : 3763–70。doi :10.1128/jb.178.13.3763-3770.1996。PMC 232634。PMID 8682778 。
^ Davis BM、Waldor MK (2007 年 7 月)。「RNase E 依存処理により、コレラ菌の sRNA である MicX が安定化される」。Mol . Microbiol . 65 (2): 373–85. doi :10.1111/j.1365-2958.2007.05796.x. PMC 1976385. PMID 17590231 。
^ Sittka A、 Pfeiffer V、 Tedin K、Vogel J (2007 年 1 月)。「RNA シャペロン Hfq はチフス菌の毒性に必須である」。分子微生物学。63 (1): 193–217。doi :10.1111/ j.1365-2958.2006.05489.x。PMC 1810395。PMID 17163975。
^ フィゲロア＝ボッシ N、レミレ S、マロリオール D、バルボンティン R、カサデスス J、ボッシ L (2006 年 11 月)。「Hfq の喪失は、Salmonella enterica における sigmaE 依存性のエンベロープストレス応答を活性化します。」分子微生物学。62 (3): 838–52。土井: 10.1111/j.1365-2958.2006.05413.x。PMID 16999834。
^ Holmqvist E, Wright PR, Li L, Bischler T, Barquist L, Reinhardt R, Backofen R, Vogel J (2016). 「生体内でのUV架橋により明らかになった転写後調節因子HfqおよびCsrAの全体的RNA認識パターン」EMBO J. 35 ( 9): 991–1011. doi :10.15252/embj.201593360. PMC 5207318. PMID 27044921 .
^ Tobias NJ、Heinrich AK、Eresmann H、Wright PR、Neubacher N、Backofen R、Bode HB (2016)。「Photorhabdus-線虫共生はhfqを介した二次代謝産物の調節に依存する」。環境微生物 学。19 ( 1): 119–129。doi : 10.1111 /1462-2920.13502。PMID 27555343。S2CID 6541706。
^ Lorenz C, Gesell T, Zimmermann B, Schoeberl U, Bilusic I, Rajkowitsch L, Waldsich C, von Haeseler A, Schroeder R (2010). 「Hfq 結合 RNA のゲノム SELEX によりアンチセンス転写産物中のゲノムアプタマーが主に特定される」Nucleic Acids Res . 38 (11): 3794–808. doi :10.1093/nar/gkq032. PMC 2887942 . PMID 20348540.
^ アンドラーデ、ホセ M.;サントス、リカルド F. ドス。チェリシェバ、イリーナ。イグナトワ、ゾーヤ。アライアーノ、セシリア M. (2018-04-16)。「RNA結合タンパク質Hfqはリボソーム生合成に重要であり、翻訳忠実度に影響を与えます。」EMBO ジャーナル。37 (11): e97631。土井：10.15252/embj.201797631。ISSN 0261-4189。PMC 5983149。PMID 29669858。
^ Sharma, Indra Mani; Korman, Arthur; Woodson, Sarah A. (2018-05-15). 「Hfqシャペロンはリボソームの成熟を助ける」. The EMBO Journal . 37 (11): e99616. doi :10.15252/embj.201899616. ISSN 0261-4189. PMC 5983180. PMID 29764978 .
^ Diestra E、Cayrol B、Arluison V 、 Risco C (2009)。Mayer C (編)。「細胞電子顕微鏡画像により、細菌膜に近いHfqタンパク質の局在が明らかに」。PLOS ONE。4 ( 12 ): e8301。Bibcode : 2009PLoSO ... 4.8301D。doi : 10.1371/ journal.pone.0008301。PMC 2789413。PMID 20011543。

11. Mol Cell. 2002年1月;9(1):23-30. Hfq: RNA-RNA相互作用を媒介する細菌Sm様タンパク質。Møller T1、Franch T、Højrup P、Keene DR、Bächinger HP、Brennan RG、Valentin-Hansen P。
 
12. EMBO J. 2002年7月1日;21(13):3546-56.多面的翻訳調節因子HfqとHfq-RNA複合体の構造：細菌Sm様タンパク質。Schumacher MA1、Pearson RF、Møller T、Valentin-Hansen P、Brennan RG。

外部リンク

米国国立医学図書館の医学件名標目表(MeSH)における hfq+Gene+Product

[pmid4315363-1] ^ August JT、Eoyang L、De Fernandez MT、et al. (1970) 。「バクテリオファージRNAの複製におけるファージ特異的タンパク質と宿主タンパク質」。Fed . Proc . 29 (3): 1170–5。PMID 4315363。

[pmid7984093-2] ^ Tsui HC、Leung HC 、 Winkler ME (1994 年 7 月)。「大腸菌 K-12 における hfq 挿入変異によって生じる広範囲多面的表現型の特徴」。分子微生物学。13 (1 ) : 35–49。doi :10.1111/ j.1365-2958.1994.tb00400.x。PMID 7984093。S2CID 46245659 。

[pmid8654929-3] Muffler A、Fischer D、Hengge-Aronis R (1996 年 5 月)。「ファージ Qbeta RNA 複製の宿主因子として知られる RNA 結合タンパク質 HF-I は、大腸菌における rpoS 翻訳に必須である」。遺伝子と発達。10 (9): 1143–51。doi : 10.1101/ gad.10.9.1143。PMID 8654929。

[pmid17158661-4] Guisbert E, Rhodius VA, Ahuja N , Witkin E, Gross CA (2007 年 3 月). 「Hfq は大腸菌においてシグマ E を介したエンベロープストレス応答とシグマ 32 を介した細胞質ストレス応答を調節する」. Journal of Bacteriology . 189 (5): 1963–73. doi :10.1128/JB.01243-06. PMC 1855744. PMID 17158661 .

[pmid8682778-5] Brown L、Elliott T (1996 年 7 月)。「Salmonella typhimurium における RpoS シグマ因子の効率的な翻訳には、hfq 遺伝子によってコード化された RNA 結合タンパク質である宿主因子 I が必要」。Journal of Bacteriology。178 ( 13 ) : 3763–70。doi :10.1128/jb.178.13.3763-3770.1996。PMC 232634。PMID 8682778 。

[Dav07-6] Davis BM、Waldor MK (2007 年 7 月)。「RNase E 依存処理により、コレラ菌の sRNA である MicX が安定化される」。Mol . Microbiol . 65 (2): 373–85. doi :10.1111/j.1365-2958.2007.05796.x. PMC 1976385. PMID 17590231 。

[pmid17163975-7] ^ Sittka A、 Pfeiffer V、 Tedin K、Vogel J (2007 年 1 月)。「RNA シャペロン Hfq はチフス菌の毒性に必須である」。分子微生物学。63 (1): 193–217。doi :10.1111/ j.1365-2958.2006.05489.x。PMC 1810395。PMID 17163975。

[pmid16999834-8] フィゲロア＝ボッシ N、レミレ S、マロリオール D、バルボンティン R、カサデスス J、ボッシ L (2006 年 11 月)。「Hfq の喪失は、Salmonella enterica における sigmaE 依存性のエンベロープストレス応答を活性化します。」分子微生物学。62 (3): 838–52。土井: 10.1111/j.1365-2958.2006.05413.x。PMID 16999834。

[pmid27044921-9] Holmqvist E, Wright PR, Li L, Bischler T, Barquist L, Reinhardt R, Backofen R, Vogel J (2016). 「生体内でのUV架橋により明らかになった転写後調節因子HfqおよびCsrAの全体的RNA認識パターン」EMBO J. 35 ( 9): 991–1011. doi :10.15252/embj.201593360. PMC 5207318. PMID 27044921 .

[pmid27555343-10] Tobias NJ、Heinrich AK、Eresmann H、Wright PR、Neubacher N、Backofen R、Bode HB (2016)。「Photorhabdus-線虫共生はhfqを介した二次代謝産物の調節に依存する」。環境微生物 学。19 ( 1): 119–129。doi : 10.1111 /1462-2920.13502。PMID 27555343。S2CID 6541706。

[pmid20348540-11] Lorenz C, Gesell T, Zimmermann B, Schoeberl U, Bilusic I, Rajkowitsch L, Waldsich C, von Haeseler A, Schroeder R (2010). 「Hfq 結合 RNA のゲノム SELEX によりアンチセンス転写産物中のゲノムアプタマーが主に特定される」Nucleic Acids Res . 38 (11): 3794–808. doi :10.1093/nar/gkq032. PMC 2887942 . PMID 20348540.

[12] アンドラーデ、ホセ M.;サントス、リカルド F. ドス。チェリシェバ、イリーナ。イグナトワ、ゾーヤ。アライアーノ、セシリア M. (2018-04-16)。「RNA結合タンパク質Hfqはリボソーム生合成に重要であり、翻訳忠実度に影響を与えます。」EMBO ジャーナル。37 (11): e97631。土井：10.15252/embj.201797631。ISSN 0261-4189。PMC 5983149。PMID 29669858。

[13] Sharma, Indra Mani; Korman, Arthur; Woodson, Sarah A. (2018-05-15). 「Hfqシャペロンはリボソームの成熟を助ける」. The EMBO Journal . 37 (11): e99616. doi :10.15252/embj.201899616. ISSN 0261-4189. PMC 5983180. PMID 29764978 .

[pmid20011543-14] ^ Diestra E、Cayrol B、Arluison V 、 Risco C (2009)。Mayer C (編)。「細胞電子顕微鏡画像により、細菌膜に近いHfqタンパク質の局在が明らかに」。PLOS ONE。4 ( 12 ): e8301。Bibcode : 2009PLoSO ... 4.8301D。doi : 10.1371/ journal.pone.0008301。PMC 2789413。PMID 20011543。