核コードシグマ因子群によるシロイヌナズナ色素体DNA転写制御

Research Project

Project/Area Number	14340248
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Research Field	植物生理
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	田中寛東大, 分子細胞生物学研究所, 助教授 (60222113)
Project Period (FY)	2002 – 2004
Project Status	Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help	¥14,500,000 (Direct Cost: ¥14,500,000) Fiscal Year 2004: ¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000) Fiscal Year 2003: ¥7,100,000 (Direct Cost: ¥7,100,000) Fiscal Year 2002: ¥4,700,000 (Direct Cost: ¥4,700,000)
Keywords	Arabidopsis thaliana / chloroplast / RNA polymerase / transcription / sigma factor / development / stress response / promoter / シロイヌナズナ / 色素体 / 転写制御 / RNAポリメラーゼ / シグマ因子 / オルガネラ / DNAアレイ / ストレス応答
Research Abstract	植物色素体DNAの転写は、核コードのバクテリオファージ型RNAポリメラーゼ(NEP)と、色素体ゲノムにコードされ、特異性を核コードのシグマ因子に調節されるRNAポリメラーゼ(PEP)により行われる。本研究では核コードの6種のシグマ因子の機能を知るために以下の解析を行った。 1.核コードのシグマ因子の一つ、SIG2の変異株を用い、これまでにSIG2への依存性の知られているtrnEプロモーター、およびpsbDの複合プロモーター領域について、転写開始点の同定を行った。その結果、trnEプロモーターおよびpsbD上流の-256プロモーターがSIG2に依存して転写されることを確定した。さらにこれらのRNA末端が、RNAプロセシングでなく転写開始点であることを示した。これらはコンセンサス型の-10配列を持っプロモーターであった。 2.SIG2に依存して転写される色素体遺伝子を網羅的に解析するために、シロイヌナズナ色素体の全ての蛋白質遺伝子をカバーするDNAマイクロアレイを構築した。これを用いた解析の結果、野生株よりも転写産物の減少している遺伝子はpsaJのみであり、この減少はノザン解析やSlマッピングによっても確認された。NEPに依存して転写される遺伝子群が、sig2変異株で過剰発現していることも判明し、SIG2に依存したNEPの抑制機構が強く示唆された。 3.ストレスに依存した遺伝し発現制御を調べるため、ストレス条件下における6種のシグマ因子遺伝子の発現を解析した。その結果、SIG5の遺伝子発現のみが、強光、低温、高浸透圧、塩で強く誘導されることを見いだした。そして、SIG5の発現は、従来は青色光で誘導されるプロモーターとして知られてきたpsbD-BLRPプロモーターの発現と一致することが判明した。即ち、BLRPは青色光のみならず、様々なストレスでSIG5に依存して発現する。SIG5欠損株を用いた解析により、SIG5とBLRPの関係、そしてSIG5のストレス耐性への関与が示された。