コメの新規アスパラギン酸型プロテアーゼのクローニングおよび植物生理学的意義の解析

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07660153
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 阿部 啓子 東京大学, 農学部, 助教授 (10151094)
• キーワード: アスパラギン酸型プロテアーゼ / コメ / 植物遺伝子

研究概要

本研究の成果は、第一にコメのAPのcDNAクローンをRT-PCRによって3種類単離した。これらのクローンは互いに58〜76%の相同性を有し、コメ以外の植物APである大麦のHvAPとカルドンのサイプロシンとも58〜80%の相同性であった。3つのRT-PCRクローン(pL1,pL4,pL5)は、動物、微生物APとは35〜45%の相同性を有していた。また登熱種子から作製したcDNAライブラリーをスクリーニングし、コメAPの全長をコードするクローンを一種得、本クローンがコードするタンパク質をオリザシン1と命名した。オリザシン1は既知のAPにはない104アミノ酸残基からなるインサーションをC末端領域に有しており、植物由来のAP(大麦、カルドン)にはすべてこのインサーション領域が存在していた。ノーザン分析の結果、オリザシン1mRNAは登熱2週目に発現量は最大となり、3週目4週目とやや減少するものの登熱期の発現量は多い。オリザシン1と相同性の低かったpL5の発現パターンはオリザシン1と同様登熱期に多く発現していたが、最も発現量の多かったのは発芽期における幼芽と幼根であった。オリザシンは登熱期に主として発現し、貯蔵タンパク質のプロセッシングに関与していると予想された。
第二に、植物APとしては初めてオリザシン1遺伝子を単離し解析を行った。オリザシン1遺伝子は動物AP遺伝子が約10.5kbpと大きいのに比べ約6.7kbpと小さいが、前者が8イントロン9エキソンでしかもイントロン挿入位置は保存されているのに対し、後者は13イントロン14エキソンと細分化され、イントロンの挿入位置も既知のAPとは一箇所も一致しなかった。オリザシン1遺伝子は既知のAPとは全く異なる構造を有しており、このことは植物APが他のAPとは古い時代に分岐し、独自の進化を遂げてきたことを示唆している。

研究成果

• [文献書誌] K.Irie te al.: "Transqgnic rice established to express corn cystatin exhibits strong inhibitory activity against insect gut proteinases." Plant Mol.Biol.30. 149-157 (1996)
• [文献書誌] M.Kuroda et al.: "Oryzacystatins exhibit growth-inhibitory and lethal effcts on differnt species of bean insect pests,Callosobruchus chinesis(Coleoptera)and Riptortus clavatus(Hemiptera)." Biosci.Biotech.Biochem.60. 209-212 (1996)
• [文献書誌] I.Matsumoto et al.: "A putative digestive cysteine proteinase of an insect,Drosophila melanogaster,predominantly experssed in embryonic and larval midgut." Eur.J.Biochem.227. 582-587 (1995)
• [文献書誌] T.Asakura et al.: "Rice aspartic proteinase,oryzasin,expressed during seed ripening and germination,has a gene organization distinct from those of animal and microbial aspartic proteinases." Eur.J.Biochem.232. 77-83 (1995)
• [文献書誌] Y.Michigami et al.: "Significance of the C-terminal domain of Erwinia uredovora ice nucleation-active protein(lnaU)." J.Biochem.118. 1279-1284 (1995)
• [文献書誌] H.Hosoyama et al.: "Introduction of a chimeric gene encoding an oryzacystatin-β-glucuronidase fusion protein into rice protoplasts and regeneration of transformed plants." Plant Cell Rep.15. 174-177 (1995)