時計遺伝子クラスターkaiABCのサーカディアン発現の制御

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11304055
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 石浦 正寛 名古屋大学, 遺伝子実験施設, 教授 (20132730)
• 研究分担者: 近藤 孝男 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 教授 (10124223) ; 伊藤 繁 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 教授 (40108634) ; 石野 良純 株式会社生体分子工学研究所, 主任研究員
• キーワード: 藍色細菌 / 生物時計 / SasA / 分子機構 / クリプトクローム / フォトリアーゼ / 青色光受容体

研究概要

1)既に昨年度の研究成果報告書で報告したように、酵母のTwo-hybrid系を利用して、KaiCタンパク質と相互作用するタンパク質SasAを同定した。SasAはバクテリアの2成分系のsensory kainaseの一種でKaiBとアミノ酸配列で弱い類似性がある。細胞内でSasAはKaiCとタンパク質複合体を形成しており、時計の本体の一部あるいは時計のフィードバック発現系に関与していると推定される。SasAそのものは時計の発振そのものには不可欠ではないが、kai遺伝子の発現レベルを上げることにより、時計の発振を強める働きをしていると考えられる。また、明暗サイクルに適応して増殖するためには、sasAの存在が不可欠である。なお、この成果はCell,2000に掲載された。
2)藍色細菌Synechocistis sp.PCC6803のゲノムには植物の青色光受容体クリプトクローム(cry)関連の遺伝子が2つ存在する。生物時計の光受容体との関連で、cry関連遺伝子とそのタンパク質産物を解析した。2つのうちどちらの遺伝子を破壊してもほとんど生育には影響が認められなかったが、UVを照射すると一つの遺伝子の破壊体でのみ生存率が低下した。この結果はphotolyaseである可能性を示唆している。また、この遺伝子はphotolyase欠損の大腸菌を相補することができた。さらに、大腸菌で大量発現させて精製したタンパク質は試験管内でphotolyase活性を示した。活性の有無、分子系統樹解析などから、cry関連の遺伝子のうち一つはphotolyaseであることが証明され、もう一つは積極的なデーターはないもののクリプトクロームであると推定される。遺伝子を破壊しても今のところ何の影響も認められなかったので、まだ藍色細菌ではクリプトクロームが関与する生理現象は見つかっていない。単独の遺伝子破壊では、生物時計への影響も認められなかった。
3)Synechococus sp PCC7942において、KaiAタンパク質はkaiA遺伝子の転写を抑制する負の因子であることを証明した。また、P_<kaiA>プロモーターの特定の塩基配列(シスエレメント)に間接的に作用することを明らかにした。この研究成果はEMBO.J.に投稿中である。

研究成果

• [文献書誌] Nishiwaki,T.,Iwasaki,H.,shiura,M.,and Kondo,T.: "Nucleotide binding and autophosphorylation of the clock protein KaiC as a circadian timing process of cyanobacteria."Proc. Natl. Acad. Sci., U.S.A.. 97:. 495-499 (2000)
• [文献書誌] Iwasaki,H.,Williams,S.B.,Kitayama,Y.,Ishiura,M.,Golden,S. S.,and Kondo,T.: "A KaiC-interacting sensory histidine kinase, SasA, necessary to sustain robust circadian oscillation in cyanobacteria."Cell. 101:. 223-233 (2000)
• [文献書誌] Hitomi,K.,Okamoto,K. Daiyasu,H.,Miyashita,H.,Iwai,S.,oh,H.,Ishiura,M.,and Todo,T.: "Bacterial cryptochrome and photolyase : Characterization of two photolyase-like genes of Synechocystis sp.PCC6803."Nucleic Acid.Res.. 28:. 2353-2362 (2000)