酵母における遺伝子転写の強弱支配機構

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06454079
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 大嶋 泰治 大阪大学, 工学部, 教授 (20029242)
• 研究分担者: 小川 暢男 大阪大学, 工学部, 助手 (80233419)
• キーワード: 酵母 / ホスファターゼ系 / Pho4pタンパク質 / PHO84遺伝子 / 転写活性化因子 / Saccharomyces cerevisiae / UAS / Yeast

研究概要

酵母のホスファターゼ(PHO)系における酵素構造遺伝子のプロモーター域への転写制御タンパク質Pho4pの結合部位(UAS;upstream activation site)について、無機リン酸取り込み酵素をコードするPHO84遺伝子対象に研究した。PHO84プロモーターにはPHO系のUASと考えられる5′-CACGT(G/T)-3′配列が、ATG翻訳開始点より上流-880位にA部位,-587にB,-436にC、-414にD,-262にEと5ヶ所にある。しかし、削除実験と6bp内への変異の導入により、実際にはEとDまたはEとCいずれかの組み合わせが野生型であれば、ほぼ健全な転写能を示す。これらのうち、特に重要と思われるDとEについて、6bp配列を中央部に置いてそれに接する周辺の塩基配列に突然変異を導入した36bpの短いヌクレオチドを合成し、これをリン酸代謝とは無関係なlacZ遺伝子コード部にCYCl遺伝子のプロモーターを結合した合成リポーター遺伝子のプロモーター部に挿入して6bp配列周辺の機能を調べた。その結果、CACGTGの5′側に隣接する塩基がTであれば転写能をほとんど失い、CACGTT配列ではGであることが必要であった。さらに3′側の改変実験と合わせ、PHO系ではGCACGTGGGおよびGCACGTTTTがコンセンサス配列と結論した。大腸菌で調製したPho4pタンパク質のこれらの配列に対する試験管内結合は、6bpのコア配列を改変することにより大きく低下するが、周辺配列の改変はそれほど結合に影響しない。
Pho4pは、Pho80p-Pho85p複合体(サイクリンとタンパク質リン酸化酵素)によるリン酸化により、核への移行が阻害されることが米国で明きらかとなった。またPho80p-Pho85p複合体のリン酸化能は、もうひとつの制御タンパク質であるPho81pにより、細胞外リン酸濃度に依存しながら阻害的に調節されることを我々の研究で示した。これまで細胞内への無機リン酸の取り込みには、Pho84pの他にGtr1pが関与することが既に知られていたが、新たにPho86p、Pho87pおよびPho88pが含まれることが分かり、さらに、Pho86pとPho88pは細胞外リン酸濃度情報のPho81pへの伝達にも関与することが示唆された。現在、この2種のコンセンサス配列と、Pho4pに加えてもう一つの転写因子Pho2pの組み合わせにより、プロモーター転写能の強弱が決められると考えて解析を進めている。

研究成果

• [文献書誌] N.Ogawa,Y.Oshima,その他4名: "Functional Domains of Pho81p,an Inhibitor of Pho85p Protein Kinase,in the Transduction Pathway of P_1 Signals in Saccharomyces cerevisiae" Molecular and Cellular Biology.
• [文献書誌] N.Ogawa,Y.Oshima,その他5名: "Structure and Distribution of Specific cis-Elements for Transcriptional Regulation of PHO84 in Saccharomyces cerevisiae" Molecular and General Genetics.
• [文献書誌] M.Bun-ya,Y.Oshima,その他4名: "Two New Genes,PHO86 and PHO87,Involved in Inorganic Phosphate Uptake in Saccharomyces cerevisiae" Current Genetics. (印刷中).
• [文献書誌] C.Yompakdee,N.Ogawa,Y.Oshima,その他3名: "A Putative New Membrane Protein,Pho86p,in the Inorganic Phosphate Uptake System of Saccharomyces cerevisiae" Gene. (印刷中).
• [文献書誌] N.Ogawa,Y.Oshima,その他4名: "Phosphatase in Microorganisms : Cellular and Molecular Biology American Society for Microbiology,Washington,DC 20005" Regulatory Circuit for Phosphatase Genes in Saccharomyces cerevisiae : Specific cis-Acting Sites in PHO Promoters for Binding the Positive Regulator Pho4p, 347(56-62)