植物界におけるcAMP情報伝達機構の分子生物学的解析

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07404045
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 大森 正之 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 教授 (80013580)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 池内 昌彦 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 助教授 (20159601)
• Keywords: ラン薬 / アデニル酸シクラーゼ / サイフリックAMP / 情報伝達 / 赤色光 / 近赤外光 / 青色光 / リン酸化

Research Abstract

本年度は、基礎生物学研究所の大型スペクトログラフを利用したラン藻細胞内cAMPレベル変化のアクションスペクトルから、ラン藻Synochocystisでは青色光が、Anabaenaでは赤色光/近赤外光が細胞内cAMP量の調節を行っていることを明らかにした。また、Synechocystis PCC6803のアデニル酸シクラーゼを破壊した細胞に青色光を照射し、細胞運動の様子を観察した結果、青色光がアデニル酸シクラーゼの活性を促進すること、cAMPは細胞の運動を促進するためSynochocystisでは青色光が細胞内cAMP濃度の増加を介して細胞の運動を促進すること等を明らかにした。
これまでに、我々は単細胞性、糸状比のラン藻を含め、10におよぶアデニル酸シクラーゼ遺伝子を単離している。それら遺伝子の構造解析を行った結果、これらの酵素の調節領域は様々な、かつ独特な構造をしており、それぞれのアデニル酸シクラーゼが異なった環境シグナルによって活性の調節を受けていることが示唆された。特に、AnabaenaとSpirulinaから単離され、CyaCと名ずけられたアデニル酸シクラーゼは、その調節領域にバクテリアで良く知られており、最近では植物においても報告されている、2成分信号伝達系を構成するセンサーキナーゼとレスポンスレギュレーターのドメインの両方を含む非常に珍しいタンパク質であることを明らかとした。この酵素は自己リン酸化能を持ち、分子内でのリン酸基転移により活性化されることも判明した。この酵素の遺伝子を破壊すると、光に対する細胞内cAMP量の変化の光応答性が無くなることから、この酵素がフィトクロムのような光センサーから直接信号を受容する可能性を提唱した。

Research Products

• [Publications] Mitsunori Katayama: "Expression of an adeuylate cyclase gene of Anabaena cylindrica in the cyanobacterium Anabaena sp.strain pcc 7120." Plant & Cell Physiology. 39 (7). 786-789 (1998)
• [Publications] Kazuki Terauchi: "An adenylate cyclase, Cyal, regulates cell motility in the cyanobacterium Synechocystis sp.PCC 6803." Plant & Cell Physiology. 40 (2). 248-251 (1999)