光による葉緑体遺伝子の転写制御機構

• Project/Area Number: 07251209
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 豊島 喜則 京都大学, 総合人間学部, 教授 (60013166)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 椎名 隆 京都大学, 大学院・人間・環境学研究科, 助手 (10206039)
• Project Period (FY): 1995
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1995)
• Budget Amount: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000); Fiscal Year 1995: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
• Keywords: 光 / 葉緑体 / 光化学系II / psbD / psbC / 光応答プロモーター / 転写制御因子 / DNA結合タンパク質

Research Abstract

葉緑体psbD/C遺伝子クラスターに存在する光応答プロモーター(D/C-3プロモーター)を対象に、核ゲノムによる活性制御機構を分子レベルで解明することを目的として研究を進め、その概要を明らかにすると共にその光応答性の詳細を解析した。
光応答プロモーターの活性化機構
D/C-3プロモーターの活性に必要なシス因子をin vgitro転写実験によって詳細に解析したところ、転写開始点の35から60-bp上流の領域に少なくとも2ヵ所の転写増強領域が存在することが分かった。また、転写開始点の5-bp以上下流はD/C-3プロモーター活性に関係ないことも明らかにした。複数のシーケンス特異的DNA結合タンパク質がこのD/C-3プロモーター領域を認識しており、その一つは分子量約26-kDaのタンパク質であることも明らかになった。一方、これらのシス因子は転写の光応答には直接関係しておらず、光応答には、より転写開始点に近い配列が関わっていることが分かった。この解析から光照射による葉緑体RNAポリメラーゼの変化、または異なったRNAポリメラーゼの出現が転写の光応答を引き起こしている可能性が強く示唆された。
光応答性の解析
D/C-3プロモーターは成熟葉緑体において明-暗シフトにリバーシルに応答するがその活性化は、光強度に依存した比較的はやい現象であることが分かった。また、このプロモーターの活性化に合わせてpsbD、psbC遺伝子にコードされたD2、CP43タンパク質の合成速度が増大することから、このプロモーターの光活性化がこれらのタンパク質の光照射下での早いターンオーバー制御に直接関わっていることが明らかになった。