Algal protein kinase, Triacylglycerol Accumulation Regulator 1, modulates cell viability and gametogenesis in carbon/nitrogen imbalanced conditions

Nutrient-deprived microalgae accumulate triacylglycerol (TAG) in lipid droplets. A dual-specificity tyrosine phosphorylation-regulated kinase, TAG accumulation regulator 1 (TAR1) has been shown to be required for acetate-dependent TAG accumulation and the degradation of chlorophyll and photosynthesis-related proteins in photomixotrophic nitrogen (N)-deficient conditions (Kajikawa et al. 2015). However, this previous report only examined particular condition. Here, we report that in photoautotrophic N-deficient conditions, tar1-1 cells, with a mutation in the TAR1 gene, maintained higher levels of cell viability and lower levels of hydrogen peroxide generation and accumulated higher levels of TAG and starch compared with those of wild-type (WT) cells with bubbling of air containing 5% carbon dioxide. Transcriptomic analyses suggested that genes involved in the scavenging of reactive oxygen species are not repressed in tar1-1 cells. In contrast, the mating efficiency and mRNA levels of key regulatory genes for gametogenesis, MID, MTD, and FUS, were suppressed in tar1-1 cells. Among the TAR1-dependent phosphopeptides deduced by phosphoproteomic analysis, protein kinases and enzymes related to N assimilation and carbon (C) metabolism are of particular interest. Characterization of these putative downstream factors may elucidate the molecular pathway whereby TAR1 mediates cellular propagation and C and N metabolism in C/N-imbalanced stress conditions

Complete Genome Sequence of the Nonheterocystous Cyanobacterium Pseudanabaena sp. ABRG5-3

We report here the complete sequences of the main genome (4.8 Mb) and seven plasmids of the semifilamentous, nonheterocystous cyanobacterium Pseudanabaena sp. ABRG5-3, a strain isolated from a pond in Japan. These data are expected to enhance our understanding of the Pseudanabaena subclade near the root of cyanobacterial diversity

Architecture of Pol II(G) and molecular mechanism of transcription regulation by Gdown1.

Tight binding of Gdown1 represses RNA polymerase II (Pol II) function in a manner that is reversed by Mediator, but the structural basis of these processes is unclear. Although Gdown1 is intrinsically disordered, its Pol II interacting domains were localized and shown to occlude transcription factor IIF (TFIIF) and transcription factor IIB (TFIIB) binding by perfect positioning on their Pol II interaction sites. Robust binding of Gdown1 to Pol II is established by cooperative interactions of a strong Pol II binding region and two weaker binding modulatory regions, thus providing a mechanism both for tight Pol II binding and transcription inhibition and for its reversal. In support of a physiological function for Gdown1 in transcription repression, Gdown1 co-localizes with Pol II in transcriptionally silent nuclei of early Drosophila embryos but re-localizes to the cytoplasm during zygotic genome activation. Our study reveals a self-inactivation through Gdown1 binding as a unique mode of repression in Pol II function

Whole-genome resequencing shows numerous genes with nonsynonymous SNPs in the Japanese native cattle Kuchinoshima-Ushi

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Because the Japanese native cattle <it>Kuchinoshima-Ushi </it>have been isolated in a small island and their lineage has been intensely protected, it has been assumed to date that numerous and valuable genomic variations are conserved in this cattle breed.</p> <p>Results</p> <p>In this study, we evaluated genetic features of this breed, including single nucleotide polymorphism (SNP) information, by whole-genome sequencing using a Genome Analyzer II. A total of 64.2 Gb of sequence was generated, of which 86% of the obtained reads were successfully mapped to the reference sequence (Btau 4.0) with BWA. On an average, 93% of the genome was covered by the reads and the number of mapped reads corresponded to 15.8-fold coverage across the covered region. From these data, we identified 6.3 million SNPs, of which more than 5.5 million (87%) were found to be new. Out of the SNPs annotated in the bovine sequence assembly, 20,432 were found in protein-coding regions containing 11,713 nonsynonymous SNPs in 4,643 genes. Furthermore, phylogenetic analysis using sequence data from 10 genes (more than 10 kbp) showed that <it>Kuchinoshima-Ushi </it>is clearly distinct from European domestic breeds of cattle.</p> <p>Conclusions</p> <p>These results provide a framework for further genetic studies in the <it>Kuchinoshima-Ushi </it>population and research on functions of SNP-containing genes, which would aid in understanding the molecular basis underlying phenotypic variation of economically important traits in cattle and in improving intrinsic defects in domestic cattle breeds.</p

RNA-seq analysis identified glucose-responsive genes and YqfO as a global regulator in Bacillus subtilis

OBJECTIVE: We observed that the addition of glucose enhanced the expression of sigX and sigM, encoding extra-cytoplasmic function sigma factors in Bacillus subtilis. Several regulatory factors were identified for this phenomenon, including YqfO, CshA (RNA helicase), and YlxR (nucleoid-associated protein). Subsequently, the relationships among these regulators were analyzed. Among them, YqfO is conserved in many bacterial genomes and may function as a metal ion insertase or metal chaperone, but has been poorly characterized. Thus, to further characterize YqfO, we performed RNA sequencing (RNA-seq) analysis of YqfO in addition to CshA and YlxR. RESULTS: We first performed comparative RNA-seq to detect the glucose-responsive genes. Next, to determine the regulatory effects of YqfO in addition to CshA and YlxR, three pairs of comparative RNA-seq analyses were performed (yqfO/wt, cshA/wt, and ylxR/wt). We observed relatively large regulons (approximately 420, 780, and 180 for YqfO, CshA, and YlxR, respectively) and significant overlaps, indicating close relationships among the three regulators. This study is the first to reveal that YqfO functions as a global regulator in B. subtilis. SUPPLEMENTARY INFORMATION: The online version contains supplementary material available at 10.1186/s13104-021-05869-1

RNA-seq analysis identified glucose-responsive genes and YqfO as a global regulator in Bacillus subtilis

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DNAマイクロアレイを用いたラン藻 Synechocystis sp. PCC 6803 における塩ストレス及び高浸透圧ストレス誘導性遺伝子の網羅的解析

　本研究は、ラン藻における塩ストレス及び高浸透圧ストレス応答の機構を分子レベルで解明するために行われた。　第１章では、本研究の意義及びストレス応答に関する研究の背景をまとめた。植物のストレス応答機構を解明することの重要性と、そのためのモデル系として、ゲノム解析が終了したラン藻Synechocystis sp. PCC 6803が有利な材料であることについて述べた。また、Synechocystis用のDNAマイクロアレイを用いた遺伝子発現解析と、ラン藻においてこれまでに明らかにされている塩ストレス耐性の機構をまとめた。　第２章では、塩ストレス及び高浸透圧ストレスが、ラン藻に対して生理レベルでどのような効果を及ぼすかについて解析した結果をまとめた。細胞の生育においては、Synechocystisは塩ストレスよりも高浸透圧ストレスに対してより感受性を示した。また、0.5M NaClもしくは0.5M sorbitolが引き起こす高浸透圧ストレスによる脱水効果を比較するため、スピンプローブを用いたEPR法により細胞質体積の変化を解析した。その結果、0.5M sorbitolは、長時間にわたって細胞質体積を大きく減少させるが、0.5M NaClによる効果は相対的に弱く、しかも一時的なものであることが明らかになった。これらの結果、塩ストレスが細胞に及ぼす主要な効果はイオンによるストレスであり、高浸透圧ストレスとは生理レベルで異なっていることが明らかになった。　第３章では、さらに遺伝子発現のレベルでの塩ストレスと高浸透圧ストレスの比較を行うため、DNAマイクロアレイを用いた網羅的な遺伝子発現解析を行った。その結果、塩ストレス及び高浸透圧ストレスにより、全遺伝子中の約１割の遺伝子が、発現の誘導もしくは抑制を受けることが明らかになった。そのうちの約半数は、コードするタンパク質の機能が同定されていない遺伝子であった。これらは、塩ストレス及び高浸透圧ストレスに対する耐性及び適応の機構が、これまで考えられてきたよりも複雑であることを示唆するものであった。また、DNAマイクロアレイにより得られた発現の誘導比は、従来のNorthern blotting法と比べてもそれほど大きな差が無いことも明らかになった。さらに、ストレスにより発現の変化が見られた遺伝子を誘導比に基づいて分類した結果、塩ストレスもしくは高浸透圧ストレスに特異的な発現の変化を示す遺伝子群が存在することが明らかになった。それらの多くは、細胞内の特定の機能や化合物の代謝に関わる一連のタンパク質をコードした遺伝子群であることが明らかになった。塩ストレス特異的に発現が誘導される遺伝子は、リボゾームタンパク質などの一群であった。高浸透圧ストレス特異的に発現が誘導される遺伝子は、リポタンパク質などの一群であった。さらに、塩ストレスと高浸透圧ストレスの両方で発現が誘導される遺伝子は、熱ショックタンパク質やシグマ７０因子などの一群であった。同様に、ストレスに特異的な発現の抑制を受ける遺伝子も、同じ機能に関わる遺伝子間で共通の制御を受けている傾向があることが明らかになった。塩ストレス特異的に発現が抑制される遺伝子は、脂質不飽和化酵素などの一群であった。また、塩ストレスと高浸透圧ストレスの両方で発現が抑制される遺伝子は、光化学系 I やフィコビリゾームを構成するタンパク質などの一群であった。これらの結果は、細胞における塩ストレスと高浸透圧ストレスの作用点の違い、及びシグナル伝達経路の違いを示唆するものであった。一方で、両方のストレスに共通した遺伝子発現制御の機構が存在することも示唆された。　第４章では、総合考察として、DNAマイクロアレイによる解析の利点及び問題点に関して論じた。また、本研究の今後の展望について考察した