植物の光合成遺伝子システムに特有なコアプロモーター構造の起源と役割

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13206029
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 小保方 潤一 名古屋大学, 遺伝子実験施設, 助教授 (50185667)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中邨 真之 名古屋大学, 遺伝子実験施設, 助手 (60322145)
• Keywords: 光合成 / 植物 / コアプロモーター / TATAボックス / イニシエーター / 遺伝子

Research Abstract

植物の核ゲノムにコードされている遺伝子の多くはTATAボックスをもっているが、光合成に関わる遺伝子群にだけはTATAボックスがあまりみられない。光合成核遺伝子の大部分はもともと葉緑体ゲノムにコードされていたのもであり、現在のプロモーターは核ゲノムに転移してから新たに獲得されたものである。本研究では、光合成遺伝子群が特有なコアプロモーター構成をもつ理由を、その起源と役割の二つの側面から検討する。本年度は、光合成遺伝子プロモーター群について、(1)構造的特徴の検討、(2)キメラプロモーターを用いた機能解析、(3)核ゲノム中でのプロモーター獲得過を再現する実験系の確立、の3点に関して研究を進めた。得られた主な成果は以下のとおりである。
(1)光合成膜タンパク質遺伝子のプロモーターを詳細に解析した結果、光合成装置は、葉緑体ゲノムにコードされている反応中心サブユニットの周囲をTATA-less型核遺伝子の産物であるサブユニツトが取り囲み、さらにその周辺部にTATAボックス型核遺伝子の産物が位置している、という階層的な構造をもつことが明らかになった。
(2)キメラプロモーターの機能をタバコの芽生えで解析したところ、コアプロモーター領域にあるTATAボックスやイニシエーター(lnr)の有無によって、上流の調節プロモーター領域による転写調節能が大きく変化する事が明らかになった。
3)シロイヌナズナのプロモータートラッピング系統約350について外来遺伝子の挿入部位や発現の有無を解析した結果、構造遺伝子の転移に伴ってゲノム中でプロモーターの新生が生じた可能性のある系統が30程度に絞り込まれた。

Research Products

• [Publications] Nakamura, M., Tsunoda, T., Obokata, J.: "Photosynthesis nuclear gene generally lock TATA boxes : a tobacco photosystem I gene respond to light through an imitiator"The Plant Journal. 29. 1-10 (2002)
• [Publications] 岩渕雅樹, 篠崎一雄編: "植物ゲノム構造のダイナミズム"シュプリンガーフェアラーク出版. 256 (2001)