ゼニゴケ葉緑体DNA全塩基配列より予測した光化学系の新しい遺伝子産物の単離と同定

Research Project

Project/Area Number	63621505
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
Allocation Type	Single-year Grants
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	大山莞爾京都大学, 農学部, 助教授 (40135546)
Project Period (FY)	1988
Project Status	Completed (Fiscal Year 1988)
Budget Amount *help	¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000) Fiscal Year 1988: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Keywords	ゼニゴケ / 葉緑体遺伝子 / psbBオペロン / オーバーラップ遺伝子 / アンチセンスRNA / 光誘導遺伝子 / 光合成 / ORF43遺伝子
Research Abstract	植物特有の葉緑体における光合成に関する分子生物学的研究は、葉緑体DNAの全構造が解明されたことにより次の研究段階に進むものと考えられる。すなわち、全遺伝子構造の決定によりゼニゴケ葉緑体ゲノムには、およそ30個の未確認遺伝子が予測されている。本研究では、アミノ酸残基43個からなるORF43遺伝子の産物を単離同定することを目的とする。ゼニゴケ葉緑体ゲノムの全塩基配列より、psbBオペロンの遺伝子構成を調べると、光化学系IIの構成成分の遺伝子群(psbB,psbH)、電子伝達系の遺伝子群(petB、petD)、二つの未知遺伝子ORF35、ORF43からなる。きわめて興味あることに、このpsbBオペロン遺伝子群をコードするDNAの相補鎖にオーバーラップしている遺伝子がORF43である。psbBオペロン(psbB、psbH、pstB/petD遺伝子)のフローフおよびORF43とanti-scense ORF43のフローフによるノーザンハイブリダイゼーションの結果は、反対鎖に重複する遺伝子ORF43は実際に転写されていることが明らかにした。さらに、SIマッピングの結果から、主なプロセシング部位はORF35とpsbH遺伝子、psbHとpstB遺伝子の間に2ケ所存在した。転写開始点を決定するための葉緑体RNAのcapping実験の結果は、このオペロンの転写開始点は唯一psbBの上流にのみ存在することを示した。すなわち、psbBオペロンは1つの転写単位からなること。一方、ORF43遺伝子の発現(転写開始、終止)を調べるため、ゼニゴケ葉緑体RNAを用いたSIマッピング、capping実験の結果、ORF43遺伝子は独自の1個の転写開始点をORF43遺伝子の上流にもち、転写終止点は2ケ所存在した。エンドウの発芽種子の暗所における場合と光照射における場合から調製されたRNAを用いたノーザンハイブリダイゼーションの結果は、光誘導されることが判明した。ORF43遺伝子の発現は、psbBオペロンの遺伝子発現の制御にアンチセンスRNAとして働いている可能性を示唆している。