ラン藻の遺伝子発現制御ネットワークの解明

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13206027
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 杉田 護 名古屋大学, 遺伝子実験施設, 教授 (70154474)
• 研究分担者: 續 伯彦 愛知学院大学, 情報社会政策学部, 教授 (60064896) ; 小俣 達男 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (50175270)
• キーワード: ラン藻 / ゲノム / 光合成遺伝子 / 窒素代謝 / 炭酸水素イオン能動輸送体 / Synechococcus 6301株 / Synechococcus 7942株 / Synechocystis 6803株

研究概要

ラン藻は、環境要因の変動に対して光捕集系や無機物質同化系の活性を最適化するための酵素活性制御系と遺伝子発現制御系を有している。本研究では、ゲノムサイズがラン藻の中でも比較的小さいSynechococcus 6301株の環境応答に関わる転写、転写後、翻訳レベルでの制御因子を同定し、それらによる遺伝子発現制御ネットワークの全貌解明を目的とする。
1)Synechococcus 6301株ゲノムの全塩基配列(2,696,297bp)を決定した。遺伝子予測プログラムglimmerにより、約3千のタンパク質遺伝子の存在を予測した。また、tRNAScanにより46個のtRNA遺伝子を同定した。現在、アノテーションの精査を進めている。
2)Synechocystis 6803株ゲノムには、99個のトランスポゼース様遺伝子が存在するが、Synechococcus 6301株ゲノムには、トランスポゼース様遺伝子が1個しか存在しないことを見い出した。
3)炭酸水素イオン能動輸送体遺伝子が炭素欠乏下だけでなく強光条件下でも活性化されること、反対に強光誘導性遺伝子として知られるpsbA2、psbA3遺伝子が炭素欠乏下でも活性化されることを示し、ラン藻が炭素欠乏ストレスと強光ストレスを同一の機構によって感知していることを明らかにした。
4)炭酸水素イオン能動輸送体遺伝子の転写制御因子CmpRが、強光誘導性遺伝子として知られるpsbA2、psbA3遺伝子のエンハンサーとしても機能することを明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] Sugiura, C., Kobayashi, Y., Aoki, T., Sugita, C, Sugita, M: "Complete chloroplast DNA sequence of the moss Physcomitrella patens reveals loss of rpoA from the chloroplast genome"Nucleic Acids Res.. (in press).
• [文献書誌] Miyata, Y., Sugiura, C., Kobayashi, Y.Hagiwara, M.Sugita, M.: "Chloroplast ribosomal S14 protein transcript is edited to create a translation initiation codon in the moss Physcomitrella patens"Biochim.Biophys.Acta. 1576. 346-349 (2002)
• [文献書誌] Kobayashi, Y., Dokiya, Y., Kumazawa, Y., Sugita, M.: "Non-AUG translation initiation of mRNA encoding plastid-targeted phage-type RNA polymerase in Nicotiana sylvestris"Biochem.Biophys.Res.Commun.. 299. 57-61 (2002)
• [文献書誌] Price, G.D., Maeda, S., Omata, T., Badger, M.R.: "Modes of active inorganic carbon uptake in the cyanobacterium, Synechococcus sp. PCC7942"Functional Plant Biol.. 29. 131-149 (2002)
• [文献書誌] Omata, T., Takahashi, Y., Yamaguchi, O., Nishimura, T.: "Structure, function and regulation of the cyanobacterial high-affinity bicarbonate transporter BCT1."Functional Plant Biol.. 29. 151-159 (2002)
• [文献書誌] Tanigawa, R., Shirokane, M., Maeda, S., Omata, T., Tanaka, K., Takahashi, H.: "Transcriptional activation of NtcA-dependent promoters of Synechococcus sp. PCC 7942 by 2-oxoglutarate in vitro"Proc. Natl. Acad. Sci. USA.. 99. 4251-4255 (2002)
• [文献書誌] Yamaguchi, K., Mayfield, S.P., Sugita, M.: "Transcriptional and translational regulation in biosynthesis and repair. In : Photosystem II : The water/plastoquinone oxido-reductase in photosynthesis"Kluwer Publications (in press).