青色光応答のシグナル伝達機構の分子遺伝学的解析

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13139201
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (B)
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 長谷 あきら 京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (40183082)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 望月 伸悦 京都大学, 大学院・理学研究科, 助手 (60280939)
• Keywords: 光応答 / シグナル伝達 / フォトトロピン / クラミドモナス / シロイヌナズナ / 青色光応答 / 突然変異体 / 遺伝子発現

Research Abstract

フォトトロピン(phot)は、青色光受容体として働く色素質であり、光屈性や葉緑体定位運動の光受容体として最近発見された。植物ではすでにフィトクロムとクリプトクロムが主要な光受容体として知られているが、photはこれらの光受容体と構造上まったく異なっており、独特の方法でシグナル伝達を行っていると考えられるが、その実態についてはまったく分かっていない。本研究では、単細胞性緑藻類に属し、モデル植物と位置づけられるクラミドモナスを用いて、分子生物学的、分子遺伝学的手法により、photのシグナル伝達機構の解明をめざす。
本年度は、我々が見いだしたクラミドモナスphotについて、大腸菌で発現させその生化学的な性質を調べた。その結果、高等植物のphotと同様にフラビンを結合し、高等植物のphotと同様な分光光学的な性質を示すことが分かった。次に、クラミドモナスphotの生理的な機能を調べるため、当該遺伝子をセンスおよびアンチセンス方向に過剰発現する形質転換クラミドモナスを作出したが、残念ながら期待したような発現が認められなかった。この実験に関しては、来年度、発現ベクターの改変などを行ったうえで再度試みる予定である。また、クラミドモナスの青色光応答を調べるため、cDNAアレイの調製を進めた。既にESTを結合させた膜の調製を終わっているので、来年度にはすぐに遺伝子発現パターンの光による変化の有無を調べる予定である。さらに、本年度はクラミドモナスphotが高等植物でも生理機能をしめすかどうかを、シロイヌナズナに当該遺伝子を導入して調べた。予備的な実験の結果、photを欠損する変異体にクラミドモナスphot遺伝子を導入すると部分的な表現型の回復が認められ、系統的に大きく離れた高等植物でもクラミドモナスphotが機能することが示唆された。この点に関しては、来年度、さらに詳しい解析を行う予定である。

Research Products

• [Publications] S.-I.Tanaka 他: "Expression of the AtGH3a gene, an Arabidopsis homologue of the soybean GH3 gene, is regulated by phytochrome B"Plant Cell Physiol. (発表予定).
• [Publications] M.Kasahara 他: "Photochemical properties of the FMN-binding domains of the phototropins from Arabidopsis, rice, and Chlamydomonas"Plant Physiology. (発表予定).