単離オルガネラ核の解体と再構成による高等植物の色素体遺伝子発現機構の解析

通过拆解和重建分离的细胞器细胞分析高等植物质体基因表达机制

基本信息

批准号：
03262204
负责人：
河野重行
金额：
$ 1.86万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1991
资助国家：
日本
起止时间：
1991 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

色素体の発達・分化には色素体遺伝子の転写パタ-ンの大幅な変更がともなう。原色素体、ロイコプラスト、アミロプラスト、葉緑体それぞれにおける色素体遺伝子の転写産物の蓄積量をノ-ザンハイブリダイゼ-ションで比較した。葉緑体における蓄積量は非光合成型の色素体に比べて極めて多く、psbA rbcL petB psaA/B等は非光合成型色素体の百倍以上の蓄積量があり、またrRNA atpA atpBも数十倍多かった。これに対し、Rpl16やrpoBなどは非光合成型色素体で多く、葉緑体と同等かその数倍以上の蓄積量があることがわかった。このような転写調節機能と色素体核構造との関連を直接検討するため、単離原色素体核をNaCl処理し、核タンパク質を段階的に外し、転写活性の変化を解析した。NaCl濃度を上げると、0.1Mで31.30kDaの、0.7Mで69.14kDaのタンパク質が外れ、原色素体核の構造が拡散し、転写活性は著しく減少した。また、転写産物の構成もこれにともなって変化していた。この結果は、色素体核の解体・再構成系が色素体核の高次構造と転写調節機能との関連を解析するために有効であることを示している。色素体核の解体・再構成によって色素体の遺伝子発現制御機構を解析するためには、特異的な遺伝子発現パタ-ンを持つ色素体核が無傷単離できることが望ましい、このためには分化型の転写パタ-ンを持つ色素体核を比較的多量に調製する必要がある。そこで、BY‐2の原色素体を同調的にアミロプラスト化し、アミロプラスト核を多量に無傷単離できる系を開発した。その結果、アミロプラスト核を構築する核タンパク質は原色素体核のそれと大きく異なっていることが明らかになった。このような核タンパク質の相違が、転写パタ-ンの相違に反映されるのかどうかは今のところ明らかでない。しかし、この実験系の開発によって、色素体遺伝子発現と色素体核構造やそれを構築する核タンパク質との関連を詳細に解析することが可能になった。

质体的发育和分化伴随着质体基因转录模式的剧烈变化。通过Northern杂交比较原生质体、白细胞、淀粉体和叶绿体中质体基因转录物的累积量。叶绿体中的积累量极其高于非光合质体，psbA、rbcL petB、psaA/B等积累量是非光合质体的100倍以上，rRNA atpA atpB也积累了数十倍更多倍。另一方面，我们发现Rpl16和rpoB在非光合质体中含量丰富，其累积量相当于或数倍于叶绿体。为了直接考察这种转录调控功能与质体核结构之间的关系，我们用NaCl处理分离的原生质体核，逐步去除核蛋白，并分析转录活性的变化。当NaCl浓度增加时，0.1M时31.30kDa和0.7M时69.14kDa的蛋白质被去除，原生质体核结构扩散，转录活性显着降低。此外，转录本的组成也相应发生了变化。这些结果表明质体核拆解/重建系统对于分析质体核高阶结构与转录调控功能之间的关系是有效的。为了通过分解和重建质体核来分析质体的基因表达控制机制，需要能够分离具有特定基因表达模式的完整质体核，需要通过转移制备相对大量的质体核。的模式因此，我们开发了一个系统，将BY-2的原生质体同步转化为淀粉体，并可以分离出大量完整的淀粉体核。结果表明，构建淀粉体核的核蛋白与原生质体核的核蛋白显着不同。目前尚不清楚核蛋白的这些差异是否反映在转录模式的差异上。然而，该实验系统的发展使得详细分析质体基因表达、质体核结构和构建它的核蛋白之间的关系成为可能。