上流活性化配列

上流活性化配列または上流活性化配列(UAS) は、サッカロミセス・セレビシエなどの酵母に見られるシス作用性調節配列です。プロモーターとは異なり、隣接する遺伝子の発現を増加させます。転写を活性化する上でのその重要な役割のため、上流活性化配列は、多細胞真核生物におけるエンハンサーの機能に類似していると考えられることがよくあります。[1]上流活性化配列は誘導の重要な部分であり、転写活性の増加によって目的のタンパク質の発現を促進します。[2]上流活性化配列は、最小プロモーター ( TATA ボックス) の上流に隣接して存在し、トランス活性化因子の結合部位として機能します。転写トランス活性化因子が適切な方向で UAS に結合しないと、転写は開始できません。[3]上流活性化配列の機能をさらに理解するには、転写活性化につながる一連のイベントにおけるその役割を理解することが有益です。この経路は、活性化因子がUASで標的に結合し、メディエーターをリクルートすることで開始されます。転写因子のTATA結合タンパク質サブユニットがTATAボックスに結合し、追加の転写因子をリクルートします。メディエーターはRNAポリメラーゼIIを転写開始前複合体にリクルートします。転写が開始されると、RNAポリメラーゼIIは複合体から放出され、転写が開始されます。[4]

例

GAL1-GAL10遺伝子間領域（UASG）

GAL1-GAL10がGAL4タンパク質に結合するという特性は、ショウジョウバエにおける遺伝子の誤発現を制御するGAL4/UAS技術に利用されている。これは、ショウジョウバエにおけるバイナリー発現の最も一般的な形態であり、このシステムは多くの用途に適応されており、ショウジョウバエは遺伝的に最も扱いやすい多細胞生物の1つとなっている。[5]この技術では、サッカロミセス・セレビシエのGAL10遺伝子座とGAL1遺伝子座の間にある4つの関連する結合部位が、 GAL4結合を介して上流活性化配列（UAS）要素として機能する。[6]サッカロミセス・セレビシエを用いた上流活性化配列の正確な機能を探る研究がいくつか行われており、多くの場合、前述のGAL1-GAL10遺伝子間領域に焦点が当てられている。[7]コンセンサスは5′-CGG-N 11 -CCG-3′である。[8]

ある研究では、ガラクトース応答性上流活性化配列（UAS G）を探索し、このUASへの近接性がヌクレオソームの配置に及ぼす影響を調べた。UASに近接することが選択されたのは、UASに隣接するDNAを欠失させてもヌクレオソーム配列は変化しなかったためであり、ヌクレオソームの配置は配列特異的なヒストン-DNA相互作用とは関連がないことが示唆された。UAS Gの特定領域の役割は、異なる結合特性を持つオリゴヌクレオチドを挿入することで解析され、整列した配列の形成に関与する領域を特定することに成功した。特定された配列は、転写の正の調節因子であるGAL4タンパク質の結合部位と重なっており、上流活性化配列の機能と一致する。[9]

別の研究では、グリセルアルデヒド-3-リン酸脱水素酵素遺伝子（GPD）のプロモーター領域にUAS Gを挿入した場合の効果を検討した[1]。このハイブリッドプロモーターを用いて、酵母にとって毒性のあるヒト免疫インターフェロンを発現させた。ヒト免疫インターフェロンは、コピー数の減少とプラスミドの安定性の低下を引き起こす。ハイブリッドプロモーターの発現は、ガラクトースを培養液に添加した場合、天然プロモーターと比較して約150～200倍誘導されたが、グルコースを炭素源として添加した場合、この誘導は顕著ではなかった。天然GPDプロモーターと比較すると、UAS Gの存在は、誘導条件下でも転写活性を同等に増強させた[10] 。

イノシトール感受性上流活性化配列（UASイノ）

イノシトール感受性上流活性化配列（UAS INO）は、 5'-CATGTGAAAT-3'というコンセンサス配列を持ち、リン脂質生合成酵素をコードする遺伝子のプロモーター領域に存在する。これらの酵素は、リン脂質の前駆体であるイノシトールとコリンによって制御される。このコンセンサス配列の最初の6塩基は、bHLHまたは基本ヘリックス・ループ・ヘリックスファミリーに属するタンパク質の標準的な結合モチーフと相同性を示す。研究により、サッカロミセス・セレビシエ由来の2つのbHLH制御タンパク質であるIno2pとIno4pは、コンセンサス配列のこの要素を含むプロモーター断片に結合することが示されている。モデル生物であるサッカロミセス・セレビシエにおいて、多数のリン脂質生合成酵素活性がこの共通の発現パターンを示すことから、UAS INOの機能をより詳細に検討するための追加研究が計画されている。[11]

ある研究では、Ino4pとIno2pの相互作用をより深く探求し、INO 1遺伝子のプロモーターに結合して転写を活性化する前に両者の間で起こる二量体形成を解析した。酵母のino 4-8変異体の劣性抑制遺伝子31個を単離し、そのうち29個が同一遺伝子座に属していることを突き止めた研究者らは、その遺伝子座をREG1と同定した[2]。REG1の対立遺伝子の一つである抑制遺伝子sia1-1は、イノシトール要求性を抑制する能力を有しており、酵母のイノシトール感受性上流活性化配列含有遺伝子の抑制経路の可能性を明らかにした[12] 。

参考文献

  1. ^ Webster, Nocholas; Jin, Jia Rui; Green, Stephen; Hollis, Melvyn; Chambon, Pierre (1988年1月29日). 「酵母UAS Gは、GAL4トランスアクチベーター存在下でヒトHela細胞における転写エンハンサーとして作用する」. Cell . 52 (2): 169– 178. doi :10.1016/0092-8674(88)90505-3. PMID  2830022. S2CID  26819676.
  2. ^ West, Jr., Robert W.; Yocum, R. Rogers; Ptashne, Mark (1984年11月). 「Saccharomyces cerevisiae GAL1-GAL10 Divergenet Promoter Region: Location and Function of the Upstream Activating Sequence UASG.」Molecular and Cellular Biology . 4 (11): 2467– 2478. doi :10.1128/MCB.4.11.2467. PMC 369078. PMID 6392852  . 
  3. ^ Lewandoski, Mark (2001年10月). 「マウスにおける遺伝子発現の条件付き制御」. Nature Reviews Genetics 2 ( 10): 743– 755. doi :10.1038/35093537. PMID  11584291. S2CID  27099914.
  4. ^ Wion, Didier; Casadesus, Josep (2006年3月). 「N6-メチルアデニン：DNA-タンパク質相互作用におけるエピジェネティックシグナル」. Nature Reviews Microbiology . 4 (3): 183– 192. doi :10.1038/nrmicro1350. PMC 275576 ​​9. PMID  16489347. 
  5. ^ Wimmer, Ernst A. (2003年3月). 「昆虫遺伝子組み換えの応用」. Nature Reviews Genetics . 4 (3): 225– 232. doi :10.1038/nrg1021. PMID  12610527. S2CID  7668484.
  6. ^ Duffy, Joseph B. (2002). 「ショウジョウバエのGAL4システム：ハエ遺伝学者のスイスアーミーナイフ」Genesis . 34 ( 1– 2): 1– 15. doi : 10.1002/gene.10150 . PMID  12324939.
  7. ^ "GAL10". WikiGenes - Collaborative Publishing . 2019年4月8日閲覧。
  8. ^ Traven, A; Jelicic, B; Sopta, M (2006年5月). 「酵母Gal4：転写パラダイムの再考」. EMBO Reports . 7 (5): 496–9 . doi :10.1038/sj.embor.7400679. PMC 1479557. PMID 16670683  . 
  9. ^ Fedor, Martha J.; Lue, Neal F.; Kornberg, Roger D. (1988年11月5日). 「酵母における上流活性化配列への特異的タンパク質結合によるヌクレオソームの統計的配置」. Journal of Molecular Biology . 204 (1): 109– 127. doi : 10.1016/0022-2836(88)90603-1 . PMID  3063825.
  10. ^ Bitter, Grant A.; Egan, Kevin M. (1988年9月30日). 「GAL1-GAL10インタージェニック領域由来の上流調節配列を含むハイブリッド酵母GPDプロモーターからのインターフェロン-γの発現」. Gene . 69 (2): 193– 207. doi :10.1016/0378-1119(88)90430-1. PMID  2853097.
  11. ^ Bachhawat, Nandita; Ouyang, Qian; Henry, Susan A. (1995年10月20日). 「酵母におけるイノシトール感受性上流活性化配列の機能的特徴：イノシトールコリンを介したリン脂質生合成制御を担うシス制御因子」. The Journal of Biological Chemistry . 270 (42): 25087– 25095. doi : 10.1074/jbc.270.42.25087 . PMID  7559640.
  12. ^ Ouyang, Qian; Ruiz-Noriega, Monica; Henry, Susan A. (1999年5月1日). 「REG1遺伝子産物は酵母のINO1およびその他のイノシトール感受性上流活性化配列含有遺伝子の抑制に必要である」. Genetics . 152 (1): 89– 100. PMC 1460607. PMID  10224245 . 
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