クラミドモナスの核、葉緑体、ミトコンドリアにおける遺伝子発現リズムの制御機構

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04J05644
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 松尾 拓哉 名古屋大学, 遺伝子実験施設, 特別研究員(PD)
• Keywords: 概日リズム / クラミドモナス / 葉緑体 / 核 / 遺伝子発現 / ルシフェラーゼ / リアルタイムモニタリング / 生物時計

Research Abstract

クラミドモナスの葉緑体にコドンを最適化したホタルルシフェラーゼ遺伝子を人工合成し、葉緑体遺伝子tufAまたはpsbDのプロモーターにつないでクラミドモナスの葉緑体ゲノムに組み込んだ。tufAやpsbD遺伝子の発現は生物時計に制御されるため、これら株の生物発光は明瞭な概日リズムを示した。その生物発光リズムは概日リズムの基本的性質「自由継続性」、「光による位相のリセット」、「温度補償性」を持っていたことから、葉緑体の遺伝子発現は生物時計に支配された『真の概日リズム』であることが確認された。また、走光性の概日リズムミュータントでも葉緑体の生物発光リズムに異常が見られたことから、葉緑体の遺伝子発現機構は走光性と同様、核ゲノムにコードされた生物時計に支配されていることが証明された。
葉緑体と同様、核にコドンを最適化したホタルルシフェラーゼ遺伝子を人工合成し、核遺伝子LHCB1、LHCB4、HSP70A、Cytochrome C、β2-tubulinのプロモーターにつないでクラミドモナスの核ゲノムに組み込んだ。いずれの株も明瞭な生物発光リズムを示すことを確認した。
さらに、葉緑体の生物発光リズムを指標にして概日リズム変異体のスクリーニングを網羅的に行い、多数のリズム変異体の分離に成功した。