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成の起源と役割

植物光合基因系统特有的核心启动子结构的起源和作用

基本信息

批准号：
14014216
负责人：
小保方潤一
金额：
$ 3.33万
依托单位：
Nagoya 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：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

植物の核遺伝子の多くはコアプロモーターの成分としてTATAボックスをもっているが、光合成遺伝子群にだけは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は原核型の葉緑体ゲノムにコードされていたものが、進化の過程で核ゲノムに転移し、そこで新たに真核型のプロモーターを獲得したと考えられている。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程を再現する実験系の確立、の3点を中心に研究を進めた。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シロイヌナズナやイネを材料に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)光合成遺伝子をはじめとする植物遺伝子群からコアプロモーター領域と調節プロモーター領域を取り出し、それらを組み合わせたキメラプロモーターの機能をタバコやイネで解析した。その結果、植物の核遺伝子のコアプロモーターと調節プロモーターの間には、少なくとも3種類の適合性群があり、その群を超えた組み合わせでは適切な転写調節が生じないことが明らかとなった。この知見は、コアプロモーターの類型は遺伝子の発現制御機構と深い関わりのあること示している。(3)シロイヌナズナの遺伝子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、核ゲノム中で偶発的に生じる新規プロモーターの構造的特徴を明らかにした。

植物中的大多数核基因都有塔塔盒作为核心启动子的组成部分，但只有光合基因并没有显示出太多的tata盒子。据认为，大多数光合核基因最初是在原核生物叶绿体基因组中编码的，但在进化过程中被转移到核基因组中，在那里他们获得了新的真核启动子。在这项研究中，我们将研究光合基因具有从两个方面的独特核心启动子组成的原因：它们的起源和作用。今年，我们关注有关光合基因启动子的三个要点：（1）检查结构特征，（2）使用嵌合启动子进行功能分析，以及（3）建立一个实验系统，以重新创建在核基因组中获取启动子的过程。 The main results are as follows: (1) Detailed analysis of the promoter of photosynthetic membrane protein genes using Arabidopsis and rice as materials revealed that the photosynthetic device has a hierarchical structure in which the product of the TATA-less type nuclear gene surrounds the reaction center subunit encoded by the chloroplast genome, and the product of the TATA box type nuclear gene is located in the periphery of the塔塔盒型核基因。（2）从包括光合基因在内的植物基因组中提取核心启动子区域和调节启动子区域，并在烟草和大米中分析了嵌合启动子与这些嵌合体的功能。结果，据表明，核心启动子和植物核基因的调节启动子之间至少有三个组，并且该组以外的组合不会产生适当的转录调节。该发现表明核心启动子类型学与基因表达调节机制密切相关。（3）我们分析了拟南芥中大约350个基因捕获菌株的外源基因的插入位点和存在，并揭示了偶尔在核基因组中发生的新型启动子的结构特征。