クラミドモナスの核、葉緑体、ミトコンドリアにおける遺伝子発現リズムの制御機構

Research Project

Project/Area Number	04J05644
Research Category	Grant-in-Aid for JSPS Fellows
Allocation Type	Single-year Grants
Section	国内
Research Field	Genetics/Genome dynamics
Research Institution	Nagoya University
Principal Investigator	松尾拓哉名古屋大学, 遺伝子実験施設, 特別研究員(PD)
Project Period (FY)	2004 – 2006
Project Status	Completed (Fiscal Year 2006)
Budget Amount *help	¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000) Fiscal Year 2006: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000) Fiscal Year 2005: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000) Fiscal Year 2004: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords	概日リズム / クラミドモナス / 葉緑体 / 核 / 遺伝子発現 / ルシフェラーゼ / リアルタイムモニタリング / 生物時計 / 生物発光 / コドン使用頻度
Research Abstract	クラミドモナスの葉緑体にコドンを最適化したホタルルシフェラーゼ遺伝子を人工合成し、葉緑体遺伝子tufAまたはpsbDのプロモーターにつないでクラミドモナスの葉緑体ゲノムに組み込んだ。tufAやpsbD遺伝子の発現は生物時計に制御されるため、これら株の生物発光は明瞭な概日リズムを示した。その生物発光リズムは概日リズムの基本的性質「自由継続性」、「光による位相のリセット」、「温度補償性」を持っていたことから、葉緑体の遺伝子発現は生物時計に支配された『真の概日リズム』であることが確認された。また、走光性の概日リズムミュータントでも葉緑体の生物発光リズムに異常が見られたことから、葉緑体の遺伝子発現機構は走光性と同様、核ゲノムにコードされた生物時計に支配されていることが証明された。葉緑体と同様、核にコドンを最適化したホタルルシフェラーゼ遺伝子を人工合成し、核遺伝子LHCB1、LHCB4、HSP70A、Cytochrome C、β2-tubulinのプロモーターにつないでクラミドモナスの核ゲノムに組み込んだ。いずれの株も明瞭な生物発光リズムを示すことを確認した。さらに、葉緑体の生物発光リズムを指標にして概日リズム変異体のスクリーニングを網羅的に行い、多数のリズム変異体の分離に成功した。