The H-NS protein of Escherichia a global regulator found in chromosome is required for the biogenesis of flagella, whose defect causes non-flagellation due to a reduced expression of the flhDC master operon. In the course of studying H-NS-involved repulation expression, it was discovered that motility of hns-negative E. coli was not fully restored by expression of FIhDC and concomitant production of flagella. Since the intracelluar levels of motor components, MotA, MotB, and FliG, were not altered in the △hns strain the Mot phenotype implies that H-NS is somehow involved in flagellar function besides blogeaegis. Using a set of truncated $H-NS_s$, the regions of H-NS responsible for the flagellar function were investigated and it was found that fhe region from theresidue 64 to 91 of H-NS contains an essential domain for the flagetlar function. A transponson insertional mutatien of ycgR, a putative gene encoding 244 amino acids, was found to fully recover the motility defect of hns-deleted cell. Simitar suwresaion was also observed by a multicopy expressoin of yhjH, a putative gene encoding 256 amino acids. In a tethering experirnent, it was fuund that most ofthe flagella of hns-deleted cells were not rotating while a few flagella were rotating with a little decreased speed. The suppressors are seemed to restore the population of the tethered rotating cells. Interestingly, the two putative genes, ycgR and yhjH, contain the promoter consensus sequences of the class Ⅲ genes of flagellar regulon, which is consistent with the FIhDC dependent expression of their lacZ transcriptional fusions. These suggest that ycgR and yhjH are new members of flagellar regulon that involved in the flagellar functioning.
To define the regulation mode of flhDC transcroption by H-NS. the flhDC upstreatn region, which is responsible fur the tns involved regulation, was examined. From the deletion analysis of the upsfream region of flhDC, it was found that a far upstream region (from -543 to -443) from the transcription start site was reauired far the H-NS involved regulation. A genetic study revealed that a novel gene coding a LysR-type protein, designated as HdfRt was essential for the hns efffct on the flhDC transcription. It was also found that the fransniption of hdfR was negatively controlled by H-NS. This suggests that the apparent activation of flhDC transcription by H-NS is not a direct activation, but an indirect one throu호 a repression of a repressor, HdfR.
With these results, it was concluded that H-NS hag dual functions on the flagellar biogenesis and rotation with other novel proteins.
대장균 염색체를 구성하는 단백질 중의 하나인 H-NS는 여러 유전자의 발현에 영향을 미치는 'global regulator'로 알려져 있다. 이 단백질이 결함 될 경우, 편모를 구성하는 단백질들의 발현을 총체적으로 조절하는 flhDC유전자의 발현이 감소하여 편모 생성이안 되는 것으로 알려져 있다. 편모발현에 관한 H-NS 단백질에 대한 연구과정에서 H-NS가 결함된 균주에서 인위적으로 편모 발현 및 구조생성을 회복시켰을 경우에도 운동성은완전히 회복되지 않는 현상을 관찰하였다 또한, 편모의 모터 부분을 담당하는 MotA, MotB, FliG 단백질들의 세포 내 수준도 변화 없음을 관찰하였다. 이는 H-NS 단백질이 편모의 생합성 뿐만 아니라, 편모 모터의 기능에도 영항을 준다는 것을 의미한다. H-NS 단백질의 어느 부분이 편모의 기능에 영향을 주는지에.대한 연구로부터 아미노산 64번부터 91번까지외 부분이 그러한 역할을 하는 것으로 밝혀졌다. 또한 전위인자(transposon)의 삽입에 의해 ycgR 유전자가 화괴된 경우와 yhjH 유전자의 양이 많아 졌을 경우 H-NS 결함균주의 운동성을 회복 시키는 것을 발견하였다. 이들 돌연변이체들의 운동성을 분석한 결과 H-NS가 결함된 균주에서 대부분의 편모는 그 희전성을 완전히 잃었으며, 회복 돌연변이들에서는 편모의 그 회전성이 회복되었음을 알 수 있었다. ycgR과 yhjH유전자의 프로모터(promoter)에 대한 연구로부터. 이들이 편모 유전자증 classⅢ 유전자들이 특이적으로 갖는 염기서열을 포함하는 것이 발견되었으며, 이들의 발현이 다른 편모 유전자들과 같이 FlhDC 의존성을 나타냄을 확인하였다. 이러한 결과들은 새로운 유전자인 ycgR과 yhjH는 새로운 편모 유전자이며, 이들은 H-NS와 함께 편모의 기능 조절에 관여할 것임을 의미한다.
H-NS에 flhDC의한 전사 조절기작에 대한 연구로부터, flhDC의 전사개시 위치로부터 비교적 밀리 떨어진 위치 (-543 부터 -443)의 염기 서열이 H-NS에 의한 조절에 필요하다는 것을 발견하였다. 이 연구에서 H-NS 단백질의 flhDC에 대한 영향을 매개하는 다른 인자가 있음을 알 수 있었고, 유전학적 방법으로 그 인자를 코딩하는 유전자로 추정되는 유전자를 찾아 hdfR로 명명하였다. 유전자 hdfR은 DNA-결합 단백질인 LysR-type의단백질을 코딩하고 있었다. HdfR의 발현조절에 대한 연구에서 그 전사가 H-NS에 의한 억제됨을 확인하었으며, HdfR의 결함된 균주에서는 H-NS의 존재 여부에 관계없이 flhDC가 계속적으로 발현됨을 관찰하였다. 또한, His-tagged HdfR을 정제하여 flhDC 프로 포터 부분에 대한 결합여부를 조사한 결과, -300 이상의 위쪽 염기서열이 HdfR의 결합에필요한 것으로 관찰되었다. 이는 H-NS에 의한 flhDC 발현조절에서 비교적 먼 위쪽 염기서열이 필요하다늘 결과와 일치하는 것이다. 이러한 결과들은 H-NS가 직접적으로 flhDC전사를 조절하는 것이 아니고,HdfR을 매개하여 조절하는 것임을 의미한다.
본 연구의 결과들로부터, H-NS늘 대장균의 운동성에 대해 2 가지 기능 (편모 생합성 몇 기능 조절)을 수행하며, 이들 기능에 새로운 단백질틀의 관여가 있음을 알 수 있었다.
