細胞内コミュニケーションによる葉緑体遺伝子発現のダイナミズム

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14340252
• 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: 青木 摂之 名古屋大学, 情報科学研究科, 講師 (30283469) ; 杉山 康雄 名古屋大学, 遺伝子実験施設, 助教授 (70154507)
• キーワード: 葉緑体 / RNA編集 / タバコ / ヒメツリガネゴケ / DNAチップ / 葉緑体形質転換 / 概日リズム / Lhcb遺伝子

研究概要

本研究は、植物細胞内のオルガネラと核のゲノム間コミュニケーションによる遺伝子発現の制御ネットワークを解明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)ヒメツリガネゴケのrps14mRNAのRNA編集効率が、若い原糸体で80%、成熟または老化した原糸体で60〜20%に低下することを明らかにした。茎葉体ではrps14 mRNA蓄積レベルが高いにもかかわらず、RNA編集効率は逆に20%と低いことも明らかにした。さらに、rps14 mRNAの非翻訳領域内に新規のRNA編集部位を同定した。
(2)葉緑体形質転換のための新規のニュートラルサイトを開発した。trnF遺伝子とndhJ遺伝子のスペーサ領域にマーカー遺伝子(aadA)を導入した葉緑体形質転換株を作製した。
(3)ヒメツリガネゴケのrpoA遺伝子は葉緑体ゲノムでなく核ゲノムに存在するが、このrpoA核遺伝子の機能を調べるために、rpoA核遺伝子をノックアウトした変異株を作製した。ノックアウト変異株の外部形態と光合成機能は野生株のものと差違がなかった。これに対して、単離葉緑体のrun-on転写活性の生化学的特性が両株で大きく異なることを観察した。コケ植物の葉緑体の転写システムが高等植物のものと異なることを初めて明らかにした。
(4)タバコ葉緑体DNAチップを作製した。
(5)ヒメツリガネゴケの集光性光クロロフィル結合タンパク質をコードするLhcb遺伝子の発現が概日リズムにより制御されていることを明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] Miyata, Y., Sugita, M.: "Tissue-and stage-specific RNA editing of rps14 transcripts in moss (Physcomitrella patens) chloroplasts"J.Plant physiol.. 161. 113-115 (2004)
• [文献書誌] Sugiura, C., Kobayashi, Y., Aoki, T., Sugita, C., Sugita, M.: "Complete choloroplast 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] Nakamura, T., Furuhashi, Y., Hasegawa, K., Hashimoto, H., Obokata, J., Sugita, M., Sugiua, M.: "Array-based analysis on tobacco plastid transcripts : preparation of a genomic microarray containing all genes and intergenic regions"Plant Cell Physiol. 44. 861-867 (2003)
• [文献書誌] Atanassova, A., Sugita, M., Suigiura, M., Pajpanova, T., Ivanov, I.: "Molecular cloning, expression and characterization of three distinctive genes encoding methionine aminopeptidases in cyanobacterium Synechocystis sp. strain PCC 6803"Arch.Microbiol.. 180. 185-193 (2003)
• [文献書誌] Aoki, S., Kato, S., Ichikawa, K., Shimizu, M.: "Circadian expression of the PpLhcb2 gene encoding a major light-harvesting chlorophyll a/b-binding protein in the moss Physcomitrella patens"Plant Cell Physiol.. 45. 68-76 (2003)
• [文献書誌] 中村崇裕, 杉田 護: "葉緑体RNAの機能調節に働く蛋白質"蛋白質 核酸 酵素. 48. 2168-2175 (2003)
• [文献書誌] Yamaguchi, K., Mayfield, S.P., Sugita, M.: "Photosystem II : The water/plastoquinone oxido-reductase in photosynthesis (T.Wydrynski and K.Satoh, Eds.)"Kluwer Publications(in press). (2004)