絶対光独立栄養型ラン藻シネココッカスにおける転写制御ネットワークの解明

2003 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: 岩崎 秀雄 名古屋大学, 理学研究科, 助手 (00324393) ; 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 / 転写制御ネットワーク / 二成分制御系 / 窒素代謝 / DNAチップ / 光独立栄養 / 概日リズム / 時計遺伝子

研究概要

本研究は、二成分制御系を介した転写プロファイルの解析、無機物質同化系を制御する転写因子の同定と機能解析、概日時計遺伝子を介したゲノムワイドのグローバルな転写制御の分子機構の解析を行い、ラン藻(シアノバクテリア)に特有の転写制御ネットフークを明らかにすることを目的とする。本年度、得られた主な成果は以下の通りである。
1.絶対光独立栄養型ラン藻シネココッカス(Synechococcus PCC 6301)のゲノムの全塩基配列(2,696,258bp)を決定した。この中に2525個のタンパク質遺伝子をアノテートした。二成分制御系遺伝子37種を同定した。
2.窒素同化系遺伝子群のco-inducerである2-オキソグルタル酸が硝酸イオン輸送体の制御ドメインに結合することを示し、この物質の翻訳後活性制御における重要性を明らかにした。
3.窒素同化の翻訳後制御に関わるPIIタンパク質がアンモニア同化系遺伝子群の転写を抑制することを見いだした。
4.比較ゲノム解析により硝酸還元群素の活性発現に必要な新規遺伝子を同定した。
5.LysR型転写制御因子であるRbcRがRubisco遺伝子を活性化するととを証明した。
6.ラン藻の機能不明の膜輸送体のひとつが、二成分制御系と自身の変異によって硝酸イオン輸送能を獲得することを発見した。
7.Synechococcusのゲノムワイドな概日発現に関して,KaiCが時計遺伝子のみでなく,ほとんどの遺伝子のプロモーターに抑制的に働くことを示した。また,kaiBCオペロンの概日発現には必ずしも特異的cisエレメントが必要なわけではないことを明らかにし,概日リズムの発振モデルに新たな展開をもたらした。
8.ゲノムワイドな転写調節を解析するため,ゲノム情報をもとにDNAチップや網羅的プロモーター・ルシフェラーゼ融合レポーターの作製を進めた。

研究成果

• [文献書誌] Atanassova.A., Sugita, M., Sugiura, M., Pajpanova, T., Ivanov, I.: "Molecular cloning, expression and characterization of three distinctive genes encoding methionine aminopeptidases in cyanobacterium Synechocystis sp. strain PCC6803."Arch.Mirobiol.. 180. 185-193 (2003)
• [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 : evidence for the loss and relocation of rpoA from the chloroplast to the nucleus."Nucleic Acids Res.. 31. 5324-5331 (2003)
• [文献書誌] Maeda, S., Omata.T.: "A novel gene (narM) required for expression of nitrate reduction activity in the cyanobacterium Synechococcus elongatus strain PCC 7942"J.Bacteriol.. 186. 2107-2114 (2004)
• [文献書誌] Takahashi, Y., Yamaguchi, O., Omata, T.: "Roles of CmpR, a LysR family transcriptional regulator, in acclimation of the cyanobacterium Synechoccocus sp. strain PCC 7942 to low-CO_2 and high-light conditions."Mol.Microbiol.. 180(in press). (2004)
• [文献書誌] Kitayama, Y., Iwasaki, H., Nishiwaki, M., Kondo, T.: "KaiB functions as an attenuator of KaiC phosphorylation in the cyanobacterial clock system."EMBO J.. 22. 2127-2134 (2003)
• [文献書誌] Nakahira, Y., Katayama, M., Miyashita, H., Kutsuna, S., Iwasaki.H., Oyama, Y., Kondo, T.: "Global gene repression by KaiC as a master process of prokaryotic circadian system."Proc.Natl.Acad.Sci.USA.. 101. 881-885 (2004)
• [文献書誌] 杉田 護, 杉田千恵子: "ゲノミクス・プロテオミクスの新展開(今中忠行監修)"エヌ・テイー・エス(株)(印刷中). (2004)