概日時計による葉緑体遺伝子の転写制御

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02J03019
• 研究機関: 京都府立大学
• 研究代表者: 中平 洋一 京都府立大学, 人間環境学部, 特別研究員(PD)
• キーワード: 葉緑体 / シアノバクテリア / 概日時計 / 生物発光レポーター / 転写制御

研究概要

1葉緑体遺伝子の発現レポーター系の開発
psbA遺伝子のプロモーター領域および5'-非翻訳配列の発現制御下においたホタル・ルシフェラーゼ遺伝子をタバコ葉緑体に遺伝子導入した。この形質転換体では、ほぼ全ての葉緑体ゲノム中に目的遺伝子が挿入されており、予想サイズのルシフェラーゼ蛋白質の発現が確認された。さらに、形質転換体の芽生えや生葉において、ルシフェラーゼによる生物発光が確認され、in plantaにおける測定が可能であることが示された。現在、光環境や概日時計に依存した生物発光の量的変動を経時的に測定することを試みている。
2核コードシグマ因子AtSig5による葉緑体psbD光応答プロモーターの転写制御
シロイヌナズナの核にコードされたシグマ因子AtSig5が、葉緑体ゲノム上のpsbD光応答プロモーターの青色光依存的な転写活性化に必須のシグマ因子であることを、逆遺伝学的な解析などを通して示した(Tsunoyama et al.,2004)。現在、psbD光応答プロモーターの概日性転写リズムとSig5との関係についても解析を進めている。
3シアノバクテリア時計蛋白質KaiCによるゲノムワイドな概日リズムの発振
(1)シアノバクテリアの時計蛋白質KaiCを過剰発現させたところ、自己のプロモーターのみならず、ほぼ全てのプロモーター活性が抑制されたこと(2)大腸菌由来の非特異的なプロモーターによってkaiC遺伝子を発現させても、概日リズムが発振できること、等の実験結果から、シアノバクテリアの概日時計では、真核生物のような時計遺伝子の特異的な自己発現制御ではなく、時計蛋白質がゲノム全体の遺伝子発現を制御することによって、概日リズムが発振されることが示唆された(Nakahira et al.,2004)。

研究成果

• [文献書誌] Nakahira Y, Katayama M, Miyashita H, Kutsuna S, Iwasaki H, Oyama T, Kondo T: "Global gene repression by KaiC as a master process of prokaryotic circadian system"Proc Natl Acad Sci USA. 101・3. 881-885 (2004)
• [文献書誌] Taunoyama Y, Ishizaki Y, Morikawa K, Kobori M, Nakahira Y, Takeba G, Toyoshima Y, Shiina T: "Blue light-Induced transcription of plastid-encoded psbD gene is mediated by a nuclear-encoded transcription initiation factor, AtSig5"Proc Natl Acad Sci USA. 101・9. 3304-3309 (2004)
• [文献書誌] Kitayama Y, Kondo T, Nakahira Y, Nishimura H, Ohmiya Y, Oyama T: "An In vivo Dual-Reporter System of Cyanobacteria Using Two Railroad-Worm Luciferases with Different Color Emissions"Plant Cell Physiol. 45・1. 109-113 (2004)