| 研究概要 |
バクテリアのルシフェラーゼ遺伝子luxABをレポーターに用いて、単細胞性藍色細菌Synechococcus sp.strain PCC 7942で生物時計遺伝子クラスターkaiABCの遺伝子発現の制御を解析した。前年度までに次の二点を明らかにした。1)kaiクラスターの発現は恒明条件下で24時間周期のリズムを示す。この領域のプロモーター活性はkaiAの上流域とkaiBの上流域に存在し、それぞれP_<kaiA>,P_<kaiBC>とづけた。2)kaiA、kaiB、kaiC突然変異体でそれぞれP_<kaiA>、P_<kaiBC>の活性を測定したところ、調べたすべての突然変異でP_<kaiA>活性にもP_<kaiBC>活性にも異常が起こり、宿主が短周期変異体ならば、表現型は短周期に、長周期変異体ならば長周期に、無周期変異体ならば無周期になる。以上の結果は、KaiA,KaiB,KaiCタンパク質の異常により、kaiクラスターの発現そのものが異常になることを示しており、生物時計タンパク質が何らかの制御過程を介して、kaiクラスターのサーカディアン発現を実現するフィードバック機構が存在することを示唆している。
本年度はさらに、各kai遺伝子の破壊と過剰発現により、各kaiタンパク質がP_<kaiA>,P_<kaiBC>の発現に具体的にどのように作用しているかを解析した。各kai遺伝子の破壊により、P_<kaiA>,P_<kaiBC>の発現は共に無周期になる。P_<kaiA>の平均発現レベルはほとんど影響されない。P_<kaiBC>の発現はkaiAの破壊でほぼ完全に抑制され、kaiCの破壊でも、数分の一に抑制される。kaiBの破壊は平均発現レベルには影響しない。各kai遺伝子の過剰発現によっても、P_<kaiA>,P_<kaiBC>の発現は共に無周期になる。ただしP_<kaiA>の平均発現レベルはほとんど影響されない。P_<kaiBC>の発現はkaiA,kaiBの過剰発現で平均レベルはほとんど影響されないが、kaiCの過剰発現で完全に抑制される。したがって、KaiAはP_<kaiBC>を活性化し、KaiCは適量でP_<kaiBC>を活性化するが、過剰ではP_<kaiBC>を抑制する。
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