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2015 年度 実績報告書

光に依存した遺伝子発現調節システムの開発と利用

研究課題

研究課題/領域番号 25282229
研究機関東京工業大学

研究代表者

増田 真二  東京工業大学, バイオ研究基盤支援総合センター, 准教授 (30373369)

研究分担者 田中 幹子  東京工業大学, 生命理工学研究科, 准教授 (40376950)
朝野 維起  首都大学東京, 理工学研究科, 助教 (40347266)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード光受容体 / 遺伝子発現 / オプトジェネティクス / 光遺伝学
研究実績の概要

本研究では、青色光受容体PixDと、PixDと光依存的に相互作用するタンパク質PixEを利用して、任意の転写因子の機能を光依存的にインタカレートすることによって、真核多細胞生物個体内で、任意の遺伝子の発現を光制御する方法を構築することを目指した。また確立した方法を利用して、今まで実現不可能だった植物の形態形成に関与する遺伝子の発現を光でコントロールすることを試みた。
PixDは暗所で10量体を形成し、光照射によって10量体が壊れ、ダイマー構造に変化することがわかっていた。しかし、10量体の構造は結晶構造解析によって明らかになっていたが、ダイマー構造は一過的にしか形成されないこともあり、その構造は不明であった。そこで昨年度より、クロスリンクと質量分析法を組み合わせた解析を行ってきた。その結果PixDのダイマー構造の予想構造を得ることに成功した。このことで、PixD-PixEの複合体形成とその乖離の光依存的ダイナミクス変化の様式がほぼ明らかになった。
この上記情報を利用して、先に開発したPixDによる転写因子光制御法PICCOROの改良を進めた。この改良型PICCOROを利用し、モデル植物シロイヌナズナを材料に、植物の形態形成を光制御することを試みた。具体的には、花の形成を司る転写因子AGAGOUSをPICCORO法により光制御することを試みた。
まずPixDを恒常的に発現するシロイヌナズナを複数ライン単離することに成功した。次に、PixEのPixD相互作用部位をドミナントネガティブ型AMAGOUSに融合した。この融合したコンストラクトを、上記PixD発現シロイヌナズナに導入し、そのホモラインを複数ライン単離することに成功した。今後、得られたラインの表現型解析を進めることで、PICCORO法を用いた新しい植物内の転写の光制御技術の開発が進むものと期待される。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 1件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] PICCORO: A technique for manipulating the activity of transcription factors with blue light.2016

    • 著者名/発表者名
      Masuda, S., and Tanaka, M.
    • 雑誌名

      Methods Cell Biol.

      巻: 135 ページ: in press

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cross-linking analysis reveals the putative dimer structure of the cyanobacterial BLUF photoreceptor PixD2015

    • 著者名/発表者名
      Ren, S., Sugimoto, Y., Kobayashi, T. and Masuda, S.
    • 雑誌名

      FEBS Lett.

      巻: 589 ページ: 1879-1882

    • DOI

      doi: 10.1016/j.febslet.2015.05.019.

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Evidence that altered cis element spacing affects PpsR mediated redox control of photosynthesis gene expression in Rubrivivax gelatinosus2015

    • 著者名/発表者名
      Shimizu, T., Cheng, Z., Matsuura, K., Masuda, S. and Bauer C. E.
    • 雑誌名

      PLos one

      巻: 10 ページ: e0128446

    • DOI

      doi: 10.1371/journal.pone.0128446

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Elucidation of genetic backgrounds necessary for chlorophyll a biosynthesis toward artificial creation of oxygenic photosynthesis2015

    • 著者名/発表者名
      Tsukatani, Y., and Masuda, S.
    • 雑誌名

      Origins Life Evol. Biosph.

      巻: 45 ページ: 367-369

    • DOI

      doi: 10.1007/s11084-015-9446-1

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Visualizing Molecular Functions and Cross-Species Activity of Sex-Peptide in Drosophila.2015

    • 著者名/発表者名
      Manabu, T., Peyre JB, Asano, T., and Aigaki, T.
    • 雑誌名

      Genetics

      巻: 200 ページ: 1161-1169

    • DOI

      doi: 10.1534/genetics.115.177550

    • 査読あり
  • [学会発表] Cyanobacterial BLUF protein PixD-dependent light signal transduction mechanism2016

    • 著者名/発表者名
      Sugimoto, Y., Masuda, S.
    • 学会等名
      第57回日本植物生理学会
    • 発表場所
      岩手大学
    • 年月日
      2016-03-18 – 2016-03-20
  • [学会発表] Significance of dynamic interaction between the BLUF photoreceptor PixD and its downstream factor PixE for controlling phototaxis in cyanobacteria2015

    • 著者名/発表者名
      Masuda, S.
    • 学会等名
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015
    • 発表場所
      Honolulu, Hawaii
    • 年月日
      2015-12-15 – 2015-12-21
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Contribution of laccase2 system to differentiation from Crustacea to Insecta2015

    • 著者名/発表者名
      Asano, T.
    • 学会等名
      SIG (special interest group) arthropod cuticle meeting of Royal Entomological Society
    • 発表場所
      ドレスデン
    • 年月日
      2015-09-08 – 2015-09-09
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Genome Structure of the Marine Purple photosynthetic Bacterium Rhodovulum sulfidophilum2015

    • 著者名/発表者名
      Masuda, S.:, Tsukatani, Y., Mori, H., Kurokawa, K.
    • 学会等名
      The International Symposium on Photosynthetic Prokaryotes
    • 発表場所
      Tubingen, Germany
    • 年月日
      2015-08-02 – 2015-08-06
    • 国際学会

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公開日: 2017-01-06  

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