細胞内情報解析のための光分子スイッチの開発

开发用于细胞内信息分析的光学分子开关

基本信息

批准号：
19657068
负责人：
青山卓史
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19657068/
关键词：
植物細胞・組織生体分子発現誘導

项目摘要

動植物の発生・分化の研究では、特定の遺伝子やタンパク質の機能を調べるために、それらの発現を人為的に誘導するという手法がしばしば用いられる。現在そのような目的で利用されている発現誘導系では、誘導因子の性質上、発現誘導は個体・組織全体またはある程度の空間的広がりをもつ部分に対して行われている。しかしながら、発生・分化の制御において鍵となる遺伝子やタンパク質の発現は少数の細胞もしくは単一の細胞で起こることが多く、隣接する細胞間で制御遺伝子の発現状態が異なることも細胞分化パターンの形成において重要な要素である。本研究では、空間的位置の限定が容易な光を誘導因子として、植物の光受容体タンパク質フィトクロムおよびケージド化合物を光分子スイッチとして用いて、遺伝子発現誘導系および細胞内タンパク質局在化系の開発を行った。タマネギの表皮細胞の一過的発現系においてAPBとLexA-DNA結合ドメインを持つ融合タンパク質(APB-LexA)およびphyBと転写活性化ドメインを持つ融合タンパク質(phyB-VP16)を発現させたところ、明条件下においてLexA結合配列をプロモーターに持つYFP遺伝子の発現を上昇させることができた。しかしながら、この系を導入した形質転換シロイヌナズナではこの光条件による転写誘導は見られなかった。その原因として、phyB-VP16遺伝子の発現レベルが低いことが考えられた。また、それら形質転換植物ではphyB突然変異体と類似の表現型が見られた。上記と同様の理由で光誘導的タンパク質局在化のためのフィトクロム融合タンパク質の利用も形質転換植物内では困難であることが考えられた。このため、ケージド化したタンパク質二量体誘導化合物(caged-CID)の利用を検討した。

在动植物的发育和分化研究中，常采用人工诱导特定基因和蛋白质表达的方法来研究这些基因和蛋白质的功能。在目前用于此类目的的表达诱导系统中，由于诱导物的性质，表达诱导是在整个个体/组织中或在具有一定程度的空间范围的区域中进行的。然而，控制发育和分化的关键基因和蛋白质的表达往往发生在少数细胞或单个细胞中，相邻细胞之间调节基因表达状态的差异也有助于细胞分化的形成这是模式中的一个重要元素。在这项研究中，我们将开发一种利用光作为诱导剂的基因表达诱导系统和细胞内蛋白质定位系统，其空间位置很容易限制，植物光感受器蛋白光敏色素和笼状化合物作为光分子开关。当含有 APB 和 LexA-DNA 结合结构域的融合蛋白（APB-LexA）和含有 phyB 和转录激活结构域的融合蛋白（phyB-VP16）在洋葱表皮细胞瞬时表达系统中表达时，在这些条件下，我们我们能够增加 YFP 基因的表达，该基因的启动子中有一个 LexA 结合序列。然而，在引入该系统的转化拟南芥中，在这些光照条件下没有观察到转录诱导。其原因被认为是phyB-VP16基因的低表达水平。此外，转化植物表现出与phyB突变体相似的表型。出于与上述相同的原因，使用光敏色素融合蛋白在转化植物中进行光诱导蛋白定位被认为是困难的。为此，我们研究了笼状蛋白二聚体诱导化合物（笼状-CID）的使用。