植物KN1型ホメオドメインタンパク質の機能解析

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12440227
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 松岡 信 名古屋大学, 生物分子応答研究センター, 教授 (00270992)
• キーワード: ホメオボックス遺伝子 / イネ / タバコ / ジベレリン(GA) / 形質転換植物

研究概要

本研究プロジェクトを開始する段階での我々の研究により、高等植物のKN1型ホメオボックス遺伝子の機能発現には、この遺伝子の産物が転写因子として機能する際に必要と考えられていたDNA結合ドメイン(C末端側に存在する)以外に、N末端側に存在するKNOXドメインと名付けられた領域が必要であることが確認されていた。さらにその後の研究により、この領域はHDタンパク質間の相互作用に必要であり、複数のHDタンパク質が相互作用することにより標的遺伝子の発現を制御し機能を発現する可能性が予想されていた。そこで、本研究では、(1)これらのKN1型HDタンパク質間の相互作用がどのようになされているのか、(2)HDタンパク質の標的遺伝子は何か、の2点について明らかにすることを目的とした。
この2年間の研究期間でこの2つの設定した疑問についての解答は与えることができたと考えている。すなわち、(1)については、KNOXホメオドメインタンパク質の相互作用にはKNOXドメインとホメオドメインの2つのドメインが必要であり、このタンパク質間相互作用を失うとKNOXホメオドメインタンパク質は機能を失うこと。(2)については、グルココルチコイド受容体のホルモン結合ドメインを用いたHDタンパク質の人為的機能誘導系を用いて、タバコホメオボックス遺伝子NTH15の直接の標的遺伝子が、ジベレリン生合成酵素の一つであるGA20オキシダーゼ遺伝子であることを示した。これらの研究の成果は植物のKNOXホメオドメインタンパク質の機能を考える上で貴重な情報を提供したとして高く評価された。特に、KNOXホメオドメインタンパク質の標的遺伝子の同定は高等植物のホメオドメインタンパク質では初めてのことであり、KNOXホメオドメインタンパク質のみならず他のホメオドメインタンパク質の研究にも多大な影響を与えるものとして評価された。

研究成果

• [文献書誌] Kikuchi, K.: "Molecular analysis of the NAC gene family in rice"Mol. Gen. Genet.. 262. 1047-1051 (2000)
• [文献書誌] Nishimura, A.: "Over-expression of tobacco knotted1 class1 homeobox genes alters various leaf morphology"Plant Cell Physiol.. 41. 583-590 (2000)
• [文献書誌] Itoh, J.-I.: "SHOOT ORGANIZATION genes regulate shoot apical meristem organization and the pattem of leaf primordium initiation in rice"Plant Cell. 12. 2161-2174 (2000)
• [文献書誌] Sakamoto, T.: "KNOX homeodomain protein directly suppresses the expression of a gibberellin biosynthetic gene in the tobacco shoot apical meristem"Genes and Development. 15. 581-590 (2001)
• [文献書誌] Sakamoto, T.: "Function of KNOX homeodomain proteins in pant development"Plant Biotech.. 18. 85-92 (2001)
• [文献書誌] Nagasaki, H.: "Functional analysis of the conserved domains of a rice KNOX homeodomain protein, OSH15"Plant Cell. 13. 2085-2098 (2001)
• [文献書誌] Ito, M.: "Involvement of homeobox genes in early body plan of monocot."International review of cytology(in press).