1989 Fiscal Year Annual Research Report
グルタミン合成酵素遺伝子の器官特異的発現機構の解明
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62480011
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| Research Institution | Kyoto Prefectural University |
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Principal Investigator |
竹葉 剛 京都府立大学, 生活科学部, 助教授 (10046500)
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| Keywords | グルタミン合成酵素 / 器官特異的発現 / イネ / アイソザイム |
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| Research Abstract |
(1)光発芽種子レタスの発芽調節key enzymeである、グルタミン合成酵素(GS)の全長cDNAを単離し、その塩基配列を決定した。また、そのcDNAをプロ-ブとしてレタスGS遺伝子を単離し、構造解析した。
(2)イネseedlingの根および葉からそれぞれcDNA libraryを作製し、レタスGSをプロ-ブとしてスクリ-ニングした結果、根からはRGS-8(GSI:cytosol型)のみが、葉からはRGSー28(GSI:cytosol型)およびRGSー31(GS2:chloroplast型)の二つが単離され、構造解析の結果、それぞれイネGSアイソザイムに対応する全長、cDNAであることが判明した。また、Northernの結果、RGSー8は主に根で、RGSー28は主に葉で、RGSー31は葉のみで発現していることが確認できた。
(3)単子葉植物としては初めてGSの一次構造が明らかになったことにより、高等植物GSの共通構造が整理でき、かつ、その起源を推定することができた。すなわち、原核型GSサブユニットのC末から約100アミノ酸がとれて真核型GSサブユニットができ、同時に原核型の12量体から真核型の8量体へと変化したこと、また、その際にtran-sit peptideをつけたchloroplast(GS2)型が別に生じ、さらに、植物が陸上化し根と葉とをもつに至った時、cytosol(GSI)型が根と葉とで別々に発現する二つの遺伝子へと分かれたと推定される。
(4)GS遺伝子の器官特異的発現を支配する遺伝子側の構造を知る目的で、RGSー8,RGSー28およびRGSー31に対応するgenomic cloneを単離し、構造解析した。まず、gRGSー28は10個のintronで分断され、真核型GSでは唯一つの報告例であるalfalfa GS遺伝子と比較すると、9番めのintronが消失している。GS2遺伝子であるgRGSー31は、5'側のnoncode領域にintronが挿入されており、gRGSー28(GSI gene)で消失していたintronは存在している(図1参照)。
(5)主に葉のcytosolで発現するgRGSー28のプロモ-タ-領域を含む約2kbをGUS遺伝子につなぎ、タバコ葉をTi vectorでトランスフォ-ムしたところ、生じたtrans genic plantでは、GUS活性は葉でのみ検出された。どの領域が葉を認識しているのかを、deletion法で調べている。GS2gene(gRGSー31)および根で発現するgRGSー8についても同様の実験を行っている。
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[Publications] Sakamoto,A.,Takeba,G.: "Three cDNA sequences coding for glutamine synthetase polypeptides in Oryza sativa L." Plant Mol Biol. 13. 611-614 (1989)
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[Publications] Tanaka,O.,Takeba,G.: "Inhibition of flower induction by some protease inhibitors in the short-day plant Lemna paucicostata 6746 and the long-day plant Lemna gibba G3." Plant Cell Physiol. 31. (1990)
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[Publications] Sakamoto,A.,Takeba,G.: "Synthesis de novo of glutamine synthetase in the embryonic axis,closely related to the germination of lettuce seeds." Plant Cell Physiol. 31. (1990)
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[Publications] Sakamoto,A.,Takeba,G.: "Phytochrome-mediated activation of the gene for glutamine synthetase during imbibition of photosensitive lettuce seeds." Plant Mol Biol. 14. (1990)
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[Publications] Takeba,G.: "Inhibition of germination of photosensitive lettuce seeds by phenylmethylsulfonyl fluoride,an inhibitor of proteases." Planta. 179. (1990)
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[Publications] Takeba,G.: "A flower-inducing substance of high molecular weight from higher plants." Planta. 179. (1990)
