PEPカルボキシラ-ゼアイソザイム遺伝子のシンク機能発現に伴う発現調節機構

PEP羧化酶同工酶基因库功能表达相关的表达调控机制

基本信息

批准号：
02261211
负责人：
泉井桂
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Kyoto University
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：
1990
资助国家：
日本
起止时间：
1990 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

植物においてホスホエノ-ルピルビン酸カルボキシラ-ゼ(以下PEPCと略)は多彩な生理的役割をもち,C4植物のトウモロコシでは少くとも3種類のアイソザイムが存在するが、それらのシンク機能の発現に伴ってどのように変化するかは知られていない。発現調節機構を分子レベルで解明するために,今年度はC4光合成に関与するPEPC遺伝子の5'上流域のDNA断片を用いて下記の二種類の実験を行い,有用な知見を得た。(1)タバコのトランスジェニック植物体を用いる実験。すでにクロ-ン化しているトウモロコシのPEPC遺伝子の転写開始点から上流へ約Ikbおよび4kbまでを含むDNA断片をマ-カ-酵素遺伝子βーグルクロニダ-ゼ)の上流につないだものを調製した。これをタバコの葉由来のプロトプラストに導入して形質転換したのち,個体を再生させた。得られた植物体の各組織についてマ-カ-遺伝子の発現を調べた結果,1kbと4kbではともに葉緑体を含む光合成細胞における遺伝子発現を指令するに充分な情報すなわちプロモ-タ-活性をもつことが分かった。(2)ゲルシフト法による核由来のDNA結合タンパクの検索。上記の1KbのDNA断井をさらに制限酵素で断片化し,それぞれについて,核タンパクとの結合能を調べた。その結果少なくとも3種類の核タンパク(MNF1,MNF2a,MNF2b)が見出され、それぞれDNAの繰り返し配列に結合することがわかった。これらの結合因子は緑葉や黄化葉にはみとめられたが,茎や根にはみとめられず,組織特異的発現に関与する因子である可能性が示唆された。さらに,MNF2aは光により,むしろ減少する傾向がみとめられ,PEPC遺伝子の光誘導に関係している因子である可能性が示吸された。

磷酸烯醇丙酮酸羧化酶（以下简称为PEPC）在植物中具有多种生理作用，尽管C4植物中玉米中至少存在至少三种类型的同工酶，但尚不清楚这些随着水槽功能表现而变化。为了阐明分子水平的表达调控机制，我们使用参与C4光合作用的PEPC基因的5'上游区域中的DNA片段进行了以下两种实验，并于今年获得了有用的发现。（1）使用烟草转基因植物的实验。玉米中PEPC基因的转录起点上游的DNA片段已经被颗粒酶基因β-葡萄糖醛酸酶上游制备。将其引入源自烟叶并转化的原生质体中，然后再生。检查了MACA基因的表达，以获得所获得的植物的每个组织，发现1 kb和4 kb都有足够的信息，即启动子活性，以指导含有叶绿体的光合细胞中的基因表达。（2）通过凝胶移位方法搜索核衍生的DNA结合蛋白。上述1KB DNA井被限制酶进一步分散，并检查了每个井的结合能力。结果，发现至少三种类型的核蛋白（MNF1，MNF2A，MNF2B），每种核蛋白都与DNA的重复序列结合。尽管这些结合因子是在绿色和黄叶中发现的，但在茎或根中未发现它们，这表明它们可能是组织特异性表达的因素。此外，已经发现MNF2A具有光线的趋势，表明它可能是PEPC基因的光诱导的一个因素。