イネにおける光呼吸窒素代謝系関連酵素遺伝子の窒素による発現調節

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06259201
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 山谷 知行 東北大学, 農学部, 教授 (30144778)
• Keywords: イネ / 光呼吸窒素代謝系 / グルタミン酸合成酵素 / 窒素供給 / 応答 / cDNAクローニング / アミノ酸配列 / mRNA

Research Abstract

光呼吸窒素代謝関連酵素群の中で、唯一役割が不明であったNADH依存性グルタミン酸合成酵素(NADH-GOGAT)に焦点をあて、イネを用いて窒素環境に対するNADH-GOGAT遺伝子発現の応答を解析することを目的に研究を進め、以下の成果を得た。
1)イネ幼植物を種子栄養がきれるまで栽培後、1mMNH_4Cl,1mMNaNO_3、あるいは0_05mMNH_4NO_3を与え、経時的に72時間根と地上部のNADH-GOGAT蛋白質及び活性を調べた。その結果、NH_4Clを与えた場合、最も著しいNADH-GOGATタンパク質と活性の増加が24時間目の根において認められた。このような誘導的な増加は、地上部においては認められず、また対照としたFd-GOGATやグルタミン合成酵素は、窒素による変動は観察されず、根のNADH-GOGATに特異的な現象であることが判明した。この増加は根端部で著しく、また核酸合成阻害剤やタンパク質合成阻害剤で阻害されることから新たな核酸・タンパク質の合成を伴っていることが示唆された。NADH-GOGAT遺伝子発現の制御機構を解析する上で良い系であり、今後転写レベルでの発現を解析する予定である。
2)NADH-GOGATcDNAのクローニングを進めているが、現有の0.8kb以上の長いcDNAはまだ得られておらず、cDNAのライブラリーを改めて構築している。なお、得られるcDNAの評価に必要となるNADH-GOGATのアミノ酸配列を、精製酵素を限定分解することにより、5ケ所決定した。
3)イネ根では、RNA分解活性が極めて高く、通常のRNA調整法ではintactで純度の高いRNAを得るのが困難であることが判明した。そこで、転写レベルの解析に必要なRNAを調整する系を現在確立している。