シグナル応答の分子的解析

• 研究課題/領域番号: 04257103
• 研究種目: 重点領域研究
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 内宮 博文 東京大学, 分子細胞生物学研究所, 教授 (50142229)
• 研究分担者: 渡辺 雄一郎 帝京大学, 理工学部, 助教授 (60183125) ; 吉川 正明 北海道大学, 理学部, 教授 (00046509) ; 町田 泰則 名古屋大学, 理学部, 教授 (80175596) ; 内藤 哲 北海道大学, 農学部, 助教授 (20164105) ; 大橋 祐子 農業生物資源研究所, 室長
• 研究期間 (年度): 1993
• 研究課題ステータス: 完了 (1993年度)
• 配分額: 161,000千円 (直接経費: 161,000千円); 1993年度: 100,000千円 (直接経費: 100,000千円); 1992年度: 61,000千円 (直接経費: 61,000千円)
• キーワード: 原形質連絡 / 転写因子 / 低分子量GTP結合タンパク質 / 細胞周期 / オーキシン受容体 / CDC2遺伝子 / プロテインキナーゼ / TATAボックス結合性蛋白質 / ホルモン受容体 / ジベレリン結合蛋白質 / キチナーゼ遺伝子 / ウイルス抵抗性 / 温度依存性変異株

研究概要

植物は、種々の外的環境因子に応答し生体内の代謝を調節している。生物がストレスに反応しつつ恒常性を維持できるのは、ホメオスタシスに関与する一連の代謝調節の結果である。本研究では、酸素欠乏下でのエネルギー生産のためには、解糖系やアルコール発酵・ヌクレオチド代謝系遺伝子群の協調的な発現が必須である事を示した。転写調節の分野でいくつかの新知見が得られた。新たなbZIP型の因子HALF-1のcDNAクローンを得、その構造を解明した。イネEm遺伝子のABAおよびVP1による制御に関わるシス配列を決定し、VP1がb-Zip型タンパク質と相互作用する可能性を示した。タバコのキチナーゼ遺伝子のエチレン応答性制御エンハンサーと、それに結合する核タンパク質を同定した。タバコ光化学系核遺伝子群の光誘導は転写レベルで制御され、mRNAの安定性や翻訳効率は光による影響を受けないことが示された。ArabidopsisのTATA結合蛋白(TBP)がTATA配列の所で、DNAを折り曲げることを証明した。この他、ArabidopsisのCDC2遺伝子ファミリーに属する細胞周期制御に関わるCDC2a遺伝子と機能不明のCDC2b遺伝子の転写調節領域の構造に類似性は無く、異なった転写制御を受けていることを明らかにした。さらに、外的因子とのシグナル応答においては、植物の自己防御反応に関する遺伝子群の発現情報伝達系に、低分子量GTP結合タンパク質が関与すること、ウイルスの複製酵素、移行蛋白質と植物の遺伝子の相互作用によって局所壊死病斑形成、そのほかの抵抗性応答が起きることを明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] Kidou,S.et al.: "Molecular structure of ras-related small GTP-binding protein genes of rice plants and GTPase activities of gene products in Escherichia coli." FEBS Letter. 332. 282-286 (1993)
• [文献書誌] Hattori,T.et al.: "Sequence and functional an alyses of the rice gene homologous to the maize Vpl." Plant Mol.Biol.(in press). (1994)
• [文献書誌] Obokata,J.et al.: "Microheterogeneity of PSI-E subunit of photosystem I in Nicotiana sylvestris." Plant Cell Physiol.(in press). (1994)
• [文献書誌] Takeda,Y.et al.: "A protein from Arabidopsis that binds to TATA element induces a bend in DNA in a solution." Biosci.Biotech.Biochem.(in press). (1994)
• [文献書誌] Hagiwara,H.et al.: "Sequence-specific binding of protein factors to two independent promoter regions of the acidic tobacco pathogenesis-related-1 protein gene(PR-1)." Mol.Gen.Genet.240. 197-205 (1993)
• [文献書誌] Ikeda,R.et al.: "Nucleotide sequence of tobamovirus Ob which can spread systemically in N gene tobacco." J.Gen.Virol.74. 1939-1944 (1993)
• [文献書誌] 白石友紀: "ファイトアレキシン「植物病原性微生物研究法」" ソフトサイエンス社, 491-508 (1993)
• [文献書誌] 福澤秀哉: "光合成「植物工学」" 丸善社, 1-260 (1993)
• [文献書誌] H.Ucnimiya et al.: "Random sequencing of DNA libraries reveals a versatility of expressed genes in cultured cells of rice (Oryza sativa L.)" Plant Journal. 2. 1005-1009 (1992)
• [文献書誌] T.Nakajima et al.: "Characterization of nucleotide sequences that interact with a nuclear protein fraction in rRNA gene Vicia faba." Plant Molecular Biology. 20. 939-949 (1992)
• [文献書誌] Y.Watanabe et al.: "In vivo phosphorylation of the 30-kDa protein of tobacco mosaic virus." FEBS Letters. 313. 181-184 (1992)
• [文献書誌] E.Nambara et al.: "A mutant of Arabidopsis which is defective in seed development and storage protein accumulation is a new abi3 allele." Plant Journal. 2. 435-441 (1992)
• [文献書誌] van Buuren,M.et al.: "The structure and regulation of homologous tobacco endochitinase genes of Nicotiana sylvestria and N.tomentosiformis origin." Mol.Gen.Genet.232. 460-469 (1992)
• [文献書誌] M.Yoshikawa et al.: "A specific binding site on soybean membranes for a phytoalexin elicitor released from fungal cell walls by β-1,3-endoglucanase." Plant Cell. (1993)
• [文献書誌] T.Nakayama et al.: "Highly conserved hexamer,octamer,and nonamer motifs are positive cis-regulatory elements of the wheat histone H3 gene." FEBS Letters. 300. 167-170 (1992)
• [文献書誌] T.Fujiwara et al.: "Effects of sulfur nutrition on expression of the soybean seed storage protein genes in transgenic petunia." Plant Physiol.99. 263-268 (1992)
• [文献書誌] T.Meshi et al.: "Reinvestigation of intracellular localization of the 30K protein in tobacco protoplasts infected with tobacco mosaic virus RNA." Virology. 187. 809-813 (1992)
• [文献書誌] M.Kawai et al.: "Molecular characterization of cDNA encoding for adenylate kinase of rice (Oryza sativa L.)." Plant Journal. 2. 845-854 (1992)
• [文献書誌] A.Suzuki et al.: "Single-strand DNA of 5'-upstream region of rolC gene interacts with nuclear proteins of carrot cell cultures." Biochem.& Biophys.Res.Comm.188. 727-733 (1992)
• [文献書誌] K.Toyoda et al.: "Regulation of polyphosphoinositide metabolism in pea plasma membranes by elicitor and suppressor from a pea pathogen,Mycosphaerella pinodes." Plant Cell Physiol.33. 445-452 (1992)
• [文献書誌] 山崎 健一: "植物の分子生物学(植物遺伝子の転写装置とその調節機構)" 共立出版, 372 (1992)
• [文献書誌] 下村 正二: "蛋白質核酸酵素(オーキシン受容体と情報伝達)" 共立出版, 6 (1992)
• [文献書誌] T.Meshi et al.: "Genetic Engineering with plant viruses (Molecular pathology of tobacco mosaic virus revealed by biologically active4cDNAs.)" CRC Press, 38 (1992)
• [文献書誌] K.Mikami et al.: "Control of Plant Gene Expression (Regulation of cell cycle-dependent gene expression.)" CRC Press, 18 (1993)