植物チオール・エンドペプチダーゼ遺伝子の発現制御機構の解明

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03454011
• 研究機関: 東京都立大学
• 研究代表者: 南川 隆雄 東京都立大学, 理学部, 教授 (30087001)
• キーワード: 遺伝子発現制御 / エンドペプチダーゼ / 形質転換植物 / 種子貯蔵タンパク質 / 種子発芽 / プロテアーゼ / プロモーター活性 / マメ科植物

研究概要

SH-EPはケツルアズキ(Vigna mungo)種子の発芽期に特異的に活性を表し、種子貯蔵グロブリンの分解に主要な役割を果たすチオール・エンドペプチターゼである。これまでにSH-EP遺伝子の転写領域を含む約4Kbの断片の構造解析を行った。また、種子形成期のインゲンマメ(Phaseolus vulgaris)では、種子タンパク質の集積に伴いさやのエンドペプチダーゼ活性が高まり、さやタンパク質の分解・輸送が起こるが、そのうちの主要酵素EP-C1に注目し、その遺伝子CpEP-C1a)の塩基配列を決定した。EP-C1遺伝子の5′上流域-1173〜-987と-987〜-767の断片をプローブとして、2日目のケツルアズキ種子核タンパク質抽出液を用いてゲル移動度シフト法を行い、これらのプローブDNAに結合するタンパク質が検出された。しかし、同様の方法により、インゲンマメ発芽子葉では結合するタンパク質は検出されなかった。またEP-C1遺伝子の5′上流域-1173及び-340までをGUS遺伝子に結合させた融合遺伝子を作製し、パーティクルガン法により発芽子葉等に導入して、GUS活性の一過性発現量を調べたところ、インゲンマメ子葉ではいずれも高い発現量を示した。これにより-340より下流に発現に必要な配列が存在することが推定された。なお、これらの遺伝子の葉での発現量は低く、器官特異性が見られた。EP-C1遺伝子とSH-EP遺伝子のコードするポリペプチドは互いに高い相同性をもつが、SH-EPと免疫学的に相同な酵素はケツルアズキ果実成熟期のさやでも活性をあらわし、またEP-C1と免疫学的に相同は酵素はインゲンマメ発芽期の子葉でも高い活性を示した。これらのことは、これらそれぞれの植物での発芽期子葉と果実成熟期さやというともにセネッセンス期にある器官では、同一チオール・エンドペプチダーゼ遺伝子が発現している可能性を推定させる。現在、SH-EP遺伝子及びEP-C1遺伝子のプロモーター活性を形質転換タバコにより解析中である。

研究成果

• [文献書誌] T.Tanaka,D.Yamauchi,T.Minamikawa: "Nucleotide sequence of cNDA for an endopeptidase (EP-C1) from pods of maturing Phaseolus Vulgaris fruits." Plant Mol.Biol.16. 1083-1084 (1991)
• [文献書誌] Y.Ogushi,T.Tanaka,D.Yamauchi,T.Minamikawa: "Nucleotide sequence of a gene for an endopeptidase (EP-C1) from Phaseolus vulgaris." Plant Mol.Biol. 19. 705-706 (1992)
• [文献書誌] D.Yamauchi,H.Akasofu,T.Minamikawa: "Cysteine endopeptidase from Vigna mungo:gene structure and expression." Plant Cell Physiol.33. 789-797 (1992)
• [文献書誌] T.Tanaka,T.Minamikawa,D.Yamauchi,Y.Ogushi: "Expression of an erdopeptidase (EP-C1) in Phaseolus vulgaris plants." Plant Physiol.101. (1993)
• [文献書誌] 南川 隆雄: "種子貯蔵タンパク質遺伝子の発現制御" 植物細胞工学. 3. 568-576 (1991)
• [文献書誌] T.Minamikawa,D.Yamauchi,S.Wada,H.Takeuchi: "Expression of α-amylase in Phaseolus vulgaris and Vigna mungo plants." Plant Cell Physiol.33. 253-258 (1992)
• [文献書誌] D.Yamauchi,H.Akasofu,T.Minamikawa: "Cysteine endopeptidase from Vigna mungo:gene structure and expression" Plant Cell Physiol. 33. 789-797 (1992)
• [文献書誌] T.Tanaka,T.Minamikawa,D.Yamauchi,Y.Ogushi: "Expression of an endopeptidase (EP-C1) in Phaseolus vulgaris plants." Plant Physiol.101. (1993)
• [文献書誌] 南川 隆雄: "種子貯蔵タンパク質遺伝子の発現制御" 植物細胞工学. 3. 568-576 (1991)
• [文献書誌] T.Minamikawa,D.Yamauchi,S.Wada,H.Takeuchi: "Expression of α-amylase in Phaseolus vulgaris and Vigna mungo Plants." Plant Cell Physiol.33. 253-258 (1992)
• [文献書誌] 南川 隆雄: "岩波講座 分子生物科学12「植物の機能」(旭正編、分担)" 岩波書店, 218 (1991)
• [文献書誌] 南川 隆雄: "現代植物生理学2「代謝」(宮地重遠編,分担)" 朝倉書店, 217 (1992)
• [文献書誌] 南川 隆雄: "現代植物生理学2「代謝」(宮地重遠編,分担)" 朝倉書店, 217 (1992)