フィトクロム結合蛋白質の探索に関する共同研究

1996 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 07044206
• 研究種目: 国際学術研究
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 共同研究
• 研究機関: 東京都立大学
• 研究代表者: 和田 正三 東京都立大学, 理学部, 教授 (60011681)
• 研究分担者: JANE Silvert カリフォルニア大学, サンタクルツ校・生物, 準教授 ; ELMAR Hartma ベルリン自由大学, 植物生理微生物, 教授 ; CLARK Lagari カリフォルニア大学, デービス校・生化生物物理, 教授 ; 鐘ケ江 健 東京都立大学, 理学部, 助手 (70264588) ; 門田 明雄 東京都立大学, 理学部, 助教授 (60152758) ; HARTMANN Elmar Free University Berlin, Dept.of Plant physiology and Microbiology ; LAGARIAS J.Clark University of California Davis, Dept.of Biochemistry and Biolphysics ; SILVERTHORNE Jane University of California Santa Cruz, Biology Department
• 研究期間 (年度): 1995 – 1996
• キーワード: フィトクロム / 蛋白質燐酸化酵素 / シダ植物 / Lhcb / コケ植物 / 原糸体 / 分枝

研究概要

フィトクロム結合蛋白質の探索を行うため、本研究ではまずシダ植物のフィトクロム遺伝子をAdiantum capillus-venerisから単離することから始めた。現在は3年間のプロジェクトのうちの2年間が終了した段階であり、フィトクロム結合蛋白質の探索までには至らなかったが、3種類の遺伝子のクローニングがほぼ完了し、つぎの段階まで進めることができたことで、本研究は順調に遂行されたと判断している。以下に各実験の詳細を述べる。
フィトクロム遺伝子のクローニングとその機能
シダ植物のフィトクロム遺伝子をAdiantum capillus-venerisから単離し、3種類の異なる遺伝子が存在することを明らかにした。そのうちの2種は従来高等植物から得られているものと類似した構造を有していたが、第3のものは従来のフィトクロム遺伝子とは非常に異なり、N末端側はフィトクロムの配列を保持していながら、C末端側は蛋白質燐酸化酵素の構造であった。この燐酸化酵素部分はACGグループの配列に類似しており、生理活性に必要なアミノ酸は各ドメイン中に保存されていた。またこの3種類ともに、m-RNAの発現が確認された。これらのフィトクロムcDNAをもとに酵母内で発現させた蛋白質に外来の色素(フィコシアノビリン)を導入し、光可逆性の確認や、その他の性質を解析中である。
(Lagariasとの共同研究)
Lhcb遺伝子の発現の光調節
ホウライシダの胞子を吸水させたのち各種の光照射を行って発芽を誘導し、発芽にともなうLhcb遺伝子の発現状況をイチョウのLhcb遺伝子の一部をプローブにして検索した。その結果Lhcbは明らかな赤/近赤外光による光可逆性がみられ、シダ植物では始めてのフィトクロムによる遺伝子発現調節が明らかになった。また発芽阻害に働く青色光は単独の照射では全くLhcbの発現は起こらないが、赤色光の照射後に短時間照射した場合には、わずかではあるがLhcbの遺伝子発現が見られることが分かった。このことは発芽の過程が途中まで進行しているが、胞子の殻を破って発芽するところまでは到達できないことを意味している。
(Silverthorneとの共同研究)
コケの原糸体における分枝制御
Ceratodonの原糸体細胞に赤色偏光を照射すると、偏光の振動面と平行な細胞壁の部分から新たな原糸体が分枝する現象を発見した。これは分枝がフィトクロム依存の現象であり、しかもフィトクロムが原形質膜の配向して存在することを意味している。さらに原糸体の葉緑体は青色光によって光定位運動をするが配向したフィトクロムによっては定位運動しないことが明らかになった。シダ原糸体では配向したフィトクロムが葉緑体運動に関与していることと対比して興味ある事実である。
(Hartmannとの共同研究)

研究成果

• [文献書誌] Wada,M.: "Nuclear behavior during branch formation in a centrifuged Adiantum protonema and the nuclear polarity" Journal of Plant Research. 108. 501-509 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Kagawa,T.: "Phytochrome- and blue light-absorbing pigment of chloroplasts in dark-adapted protharial cells of fern Adiantum as analyzed by microbeam irradiation" Planta. 198. 488-493 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Wada,M.: "Cryptogam phytochrome" Plant Cell Environment. (in press). (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Murata,T.: "Formation of phragmosome-like structure in centrifuged protonemal cells of Adiantum capillus-veneris L." Planta. (in press). (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Murata,T.: "Effect of blue light on cell elongation and microtubule orientation in dark-grown gametophytes of Ceratopteris richardii" Plant Cell Physiology. 38. 201-209 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Furuya,M.: "Control of mitosis by phytochrome and a blue light receptor in fern spores." Plant Physiology. (in press). (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Wada, M.: "Nuclear behavior during branch formation in a centrifuged Adiantum protonema and the nuclear polarity" Journal of Plant Research. 108. 501-509 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Kagawa, T.: "PHytochrome-and blue light absorbing pigment of chloroplasts in dark-adapted protharial cells of fern Adiantum as analized by microbeam irradiation" Planta. 198. 488-493 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Wada, M.: "Cryptogam phytochrome" Plant Cell Environment. (in press). (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Murata, T.: "Formation of a phyragmosome-like structure in centrifuged protonemal cells of Adiantum capillus-veneris L." Planta. (in press). (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Murata, T.: "Effect of blue light on cell elongation and microtubule orientaion in dark-grown gametophytes of Ceratopteris rechardii." Plant Cell Physiology. 38. 201-209 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Furuya, M.: "Control of mitosis by phytochrome and a blue light receptor in fern spores." Plant Physiology. (in press). (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より