色素体RNAポリメラーゼの多様性と役割分担に関する生理・生化学的研究

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10740366
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 酒井 敦 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (30235098)
• キーワード: タバコ(Nicotiana tabacum) / BY-2 / 原色素体 / 葉緑体 / 転写 / アミロプラスト / タゲチトキシン / RNAポリメラーゼ

研究概要

本研究は、単離色素体核を用いたin vitro転写系を活用し、特にRNAポリメラーゼの多様性と役割分担に注目しつつ、植物細胞の増殖・分化過程(特に光合成機能獲得過程)において色素体の転写機能がどのような機構により統合的に制御されているか解明することを目的とする.今年度は、未分化な原色素体、澱粉を蓄積するアミロプラストおよび光合成を行う葉緑体における色素体遺伝子の転写活性および転写阻害剤感受性の違いについて重点的に解析を行った.主要成果は以下のとおりである.
1. タバコ成熟葉から単離した葉緑体核の転写活性は培養細胞BY-2から単離した原色素体核の約25倍であり、転写パターンも異なっている.また、単離葉緑体核のin vitro転写活性はバクテリア型RNAポリメラーゼの阻害剤であるtagetitoxinにより顕著に阻害されるが、単離原色素体核の転写活性は部分的にしか阻害されない.このことから、葉緑体ではtmgetitoxin感受性のRNAポリメラーゼ(おそらく色素体コードのバクテリア型色素体RNAポリメラーゼ)、原色素体では非感受性のRNAポリメラーゼ(おそらく細胞核コードのファージ型色素体RNAポリメラーゼ)が転写活性の過半を占めるものと推察される.葉緑体における転写活性化はtagetitoxin感受性のRNAポリメラーゼ活性の上昇に因ると考えられるが、個々の遺伝子の相対的な転写パターンの変化は主要RNAポリメラーゼの変化だけでは説明できず、他の要因をも考慮する必要がある.
2. 培養細胞BY-2におけるアミロプラスト分化誘導過程においては、色素体転写活性が低下するとともに転写パターンも変化する.同時に、転写産物の分解速度も著しく低下するらしい.この変化過程における転写阻害剤感受性の変化(RNAポリメラーゼの変化)についてはまだ検討していない.

研究成果

• [文献書誌] Sakai A et al.: "Comparative analysis of DNA synthesis activity in plastid-nuclei and mitochondrial-nuclei simultaneously isolated from cultured tobacco cells." Plant Sci.(in press). (1999)
• [文献書誌] Sakai A et al.: "Amyloplast formation in cultured tobacco cells III: Determination of the timing of gene expression necessary for starch accumulation." Plant Cell Reports. (in press). (1999)
• [文献書誌] Sakai A et al.: "Plastid gene expression during amyloplast formation in cultured tobacco cells." J.Plant Physiol.(in press). (1999)
• [文献書誌] Sakai A et al.: "Tanscriptional activities of the chloroplast-nuclei and proplastid-nuclei isolated from tobacco exhibit different sensitivities to tagetitoxin:Implication of the presence of distinct RNApolymerases." Plant Cell Physiol.39. 928-934 (1998)
• [文献書誌] Sakai A et al.: "Comparative analysis of plastid gene expression in tobacco chloroplasts and proplastids:Relationship between transcription and transcript accumulation." Plant Cell Physiol.39. 581-589 (1998)
• [文献書誌] Sakai A et al.: "Simultaneous isolation of cell-nuclei,plastid-nuclei and mitochondrial-nuclei from cultured tobacco cells;comparative analysis of their transcriptional activities in vitro." Plant Sci.133. 17-31 (1998)