¹Институт биофизики клетки РАН (ФИЦ ПНЦБИ РАН), Пущино, Россия
²Сколковский институт науки и технологий, Москва, Россия
³Факультет биологической и медицинской физики, Московский Физико-технический институт, Москва, Россия
⁴Институт проблем передачи информации им А.А. Харкевича РАН, Москва, Россия

Аннотация. До недавнего времени для  бактерий не было известно примеров трансляции нескольких белков с одного гена без сдвига рамки считывания. Первыми примерами таких белков были фактор транскрипции VirF, контролирующий каскад вирулентности у Shigella flexneri, и сиртуин CobB из Salmonella enterica. Мы обнаружили, что факторы транскрипции YjjM (LgoR) и LeuO Escherichia coli также могут синтезироваться в виде укороченных с N-конца форм.  Чтобы найти эволюционные факторы, которые могли бы привести к возникновению альтернативных старт-кодонов, мы провели филогенетический анализ и показали, что каждый из этих белков имеет уникальную историю, а дополнительные стартовые метионины появились только у Enterobacteria. С помощью вестерн-блоттинга было показано, что помимо основного белкового продукта с хромосомы штамма Escherichia coli K-12 MG1655_leuO6xhis синтезируются два укороченных варианта LeuO, которые соответствуют началу трансляции на Met34 и Met48. Синтез всех трех форм LeuO был ингибирован при делеции гена, кодирующего регулятор YjjM, что может свидетельствовать о перекрывании регулонов двух исследуемых факторов транскрипции.  Мотив узнавания YjjM, полученный на основе данных ChIP-seq для кишечной палочки, растущей на глюкозе, оказался очень похожим на известный мотив LeuO.  Поэтому мы сравнили данные экспериментов ChIP и SELEX для LeuO и YjjM и нашли шесть общих мишеней. С помощью ОТ-ПЦР в реальном времени было показано, что по крайней мере пять из них действительно находятся под контролем исследуемых белков. Интересно, что эффекты были более выражены у бактерий, растущих анаэробно при 37°C, что напоминает условия внутри организма хозяина. Экспрессия двух генов - fepA (транспортер энтеробактина) и yjjQ (репрессор генов, отвечающих за синтез флагелл и вирулентность), была ингибирован только в этих условиях.  Экспрессия гена tsr, кодирующего рецептор хемотаксиса, была, напротив, репрессирована только при более низкой температуре (30°C) и нормальной аэрации. 

Ключевые слова: Escherichia coli, регуляция транскрипции, LeuO, YjjM (LgoR), регулон, контроль патогенности, филогенетический анализ, эволюция.