イネの内生PR-3キチナーゼの発現特性に関する包括的解析

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14560004
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 中崎 鉄也 京都大学, 農学研究科, 助手 (60217693)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 奥本 裕 京都大学, 農学研究科, 助教授 (90152438) ; 谷坂 隆俊 京都大学, 農学研究科, 教授 (80026591)
• Keywords: PR-3 / キチナーゼ遺伝子座 / 発現特性 / GST融合タンパク質発現系

Research Abstract

感染特異的(PR)タンパク質の一つ,PR-3に分類されるキチナーゼは,細菌類細胞壁の主要な構成要素であるキチンを分解する酵素であり,生体防御機構の中での主要な役割を担っている.イネにおいては,種々の品種に由来する25種類ものキチナーゼ配列が報告されているが,それらの遺伝子座の異同や各アイソザイムの作用特性の差異に関する知見はほとんどない.キチナーゼ遺伝子の育種的利用価値を考察するためには,種々のアイソザイムの作用特性を,比較検討しておくことが重要である.本研究は,イネ植物体が構築している防御機構の中でのキチナーゼの役割・機能を解明するための基礎的な知見を得ようとするものであり,本年度は,キチナーゼ遺伝子の品種間多型の検出,座乗位置の決定,各キチナーゼ遺伝子の発現パターンの特定および組換えタンパク質による作用特性の解析を計画した.
解析の結果,25種類のキチナーゼ配列は,Cht1〜Cht12の12座のいずれかのアレルであることが明らかになり,これによって従来発現が確認されていた全てのイネキチナーゼ遺伝子座の同定を完了することができた.これらの遺伝子座は7種の染色体上に分散して座乗していたが,活性領域に関して相同性の高い遺伝子は互いに隣接配置していることが明らかになった.各遺伝子座の品種間多型性の程度は様々であったが,活性領域におけるアミノ酸配列は,いずれの遺伝子座においても高度に保存されていた.生育ステージ毎の発現特性の解析から,正常個体における各遺伝子の発現特性はいくつかのパターンに分類しうること,および,発現強度の品種間変異が存在することが示唆された.また,組換え体キチナーゼの精製の系の確立を試みた結果,GST融合タンパク質発現系を利用し,GST領域とキチナーゼ領域の間にグリシンリンカーを挿入する等の工夫を施すことで活性のある組換えキチナーゼが得られることが明らかになった.

Research Products

• [Publications] 築山拓司: "GST融合イネPR-3キチナーゼの精製とその作用特性の解析"近畿作作物育種研究. 48(印刷中). (2003)
• [Publications] 築山拓司: "イネPR-3キチナーゼアイソザイムの抗菌活性および酵素活性の比較"育種学研究. 5(別冊1)(印刷中). (2003)
• [Publications] 築山拓司: "大腸菌組換えタンパク質発現系によるイネPR-3キチナーゼアイソザイムの作用特性の解析"育種学研究. 4(別冊2). 117 (2002)
• [Publications] 中崎鉄也: "イネの全PR-3キチナーゼ遺伝子の対立性"育種学研究. 4(別冊2). 116 (2002)