貯蔵タンパク質の糖誘導性遺伝子発現と液胞集積

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12138203
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 中村 研三 名古屋大学, 大学院・生命農学研究科, 教授 (80164292)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森上 敦 中部大学, 応用生物学部, 助教授 (10211608)
• Keywords: 貯蔵タンパク質 / 植物遺伝子 / 遺伝子発現制御 / 糖シグナル応答 / 転写因子 / シロイヌナズナ / 突然変異株 / マイクロアレイ

Research Abstract

塊根遺伝子の糖誘導性発現に関わる2つの保存配列を含む断片を用いた酵母one-hybrid法で、2種の機能未知転写因子のクローンを得た。その一つはHD-Zip領域でBox3に結合してC末側に活性化ドメインを持つタンパク質を、もう一種は新奇クラスのbZIP因子をコードしていた。シロイヌナズナAtβ-Amyの糖誘導性発現が低下し、アントシアニン蓄積や花成にも異常を示すIba1変異をマップし、機能未知遺伝子にGly→Glu置換を伴う塩基置換を見出した。Spo^<min>::LUC導入シロイヌナズナ基本株から網羅的スクリーニングで得た55の糖応答性突然変異株のうち、HSI2の原因遺伝子を同定した。HSI2はB3 DMA結合ドメインを持ち、種子形成に重要な既知転写因子と異なる機熊未知遺伝子よりなるサブファミリーに属した。HSI2は核に局在し、ヌル変異株と強制発現株の解折からSpo^<min>のリプレッサーであることが分かった。Spo^<min>::LUC基本株のアクティベーションタギングにより、低糖濃度でも光る変異株を3つ単離した。それらでは機能未知のbZIP因子、CCTモチーフタンパク質、AP2ドメイン因子の遺伝子近傍にエンハンサーが挿入されて発現が高くなっており、前2者では内生の糖誘導性遺伝子の発現も高く、糖誘導性遺伝子の活性化因子と推定した。マイクロアレイで見出した糖で素早く誘導されるbZIP22は病害防御遺伝子の糖による誘導に関与し、素早くmRNAが消失するbZIP63は糖飢餓応答遺伝子の発現に関与していた。糖処理の早い時間では多くの細胞周期とリボソーム形成の因子の遺伝子が発現誘導を受けることを見出した。核小体のリボソーム形成制御因子ヌクレオリンの遺伝子発現の解析から、富栄養条件下で細胞が物質集積に転じるときの遺伝子発現変動機構とは異なる機構が、貧栄養条件下の細胞が栄養充足状況を検知して増殖を開始するときに働くことが示唆された。

Research Products

• [Publications] Masuda, T.ら16名: "Functional analysis of isoforms of NADPH : protochlorophyllide oxidoreductase (POR), PORB and PORC, in Arabidopsis thaliana."Plant Cell Physiol.. 44. 963-974 (2003)
• [Publications] Suzuki, T.ら12名: "A novel Arabidopsis gene TONSOKU is required for proper cell arrangement in root and shoot apical meristems."The Plant Journal. (印刷中). (2004)
• [Publications] 塚越啓央, 中村研三: "植物の代謝コミュニケーション:植物分子生理学の新展開(共著) 論文題目:植物の糖シグナル応答機構"共立出版. 325 (2003)
• [Publications] 中村研三: "新・生物化学 論文題目:真核生物における転写"朝倉書店(印刷中). (2004)