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：
16013217
负责人：
小保方潤一
金额：
$ 4.1万
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：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

植物の光合成遺伝子システムがなぜ特有なコアプロモーター構成を持つのかを、それらのプロモーターの起源と機能の二つの側面から解析した。その結果、以下に箇条書きにした諸知見を得ることが出来、上記の疑問の解明に大きく近づいた。1)葉緑体から核にむかうDNAフラックスの発見:植物細胞の中では(i)葉緑体ゲノムから核ゲノムにむかう定常的なDNAの流れがあり、(ii)葉緑体から核へ転入したDNA配列は断片化やシャフリングをうけた後、次第に核から排出される、という一連の動態を示す証拠が得られた。2)DNA転移の大部分は遺伝子転移には結びつかない:葉緑体から核へ向かうDNAフラックスの流速を推定し、実際に葉緑体ゲノムから核ゲノムへ移動した遺伝子群の割合と比較した。その結果、葉緑体から核へ構造遺伝子の配列が転移しても、そのほとんどは「機能を伴った遺伝子の転移」には結びつかないことが明らかになった。3)プロモーターの新生を実験的に再現する:シロイヌナズナの遺伝子トラップ系統を用いて、「新規プロモーターの発生過程」を実験的に再現し、解析した。その結果、「プロモーターの新生」は予想を遙かに超える高い頻度で生じることが強く示唆された。4)新生プロモーターのモジュール構成:これまで解析した限りでは、実験的に新生させたコアプロモーターでは、プロモーターモジュールの構成比率がゲノム全体におけるモジュール相同配列の出現比率と大差なかった。5)コアプロモーターのモジュール構成と転写調節:実際の光合成遺伝子システムのコアプロモーターは非常に偏ったモジュール構成をしている。そこで、実験的に個々の遺伝子のコアプロモーターのモジュール構成を変化させてみたところ、多くの場合、遺伝子調節が失調した。従って、光合成遺伝子群が特徴的なコアプロモーター構成をもつのはこれら遺伝子群の発現調節機構と関係している可能性が高い。6)光合成遺伝子プロモーターの成立メカニズム:以上の知見を総合的に考慮した結果、光合成遺伝子プロモーターの成立過程に関する新しいモデルを提案した(詳細は省略)。

从其启动子的两个方面分析了植物中光合基因系统具有独特核心启动子构型的原因：起源和功能。结果，我们能够获得下面列出的知识，并且我们能够更加接近解决上述问题。 1）发现从叶绿体到核的DNA通量的发现：我们获得了一系列动力学的证据，即（i）（i）（i）从叶绿体基因组到核基因组的DNA恒定流动，（ii）DNA序列从叶绿体转移到核中逐渐被核的细胞逐渐被分配。 2）大多数DNA转移与基因转移无关：我们估计了从叶绿体到细胞核的DNA通量的流速，并将其与实际从叶绿体基因组迁移到核基因组的基因组的比例。结果，揭示了结构基因的序列从叶绿体转移到细胞核，大多数也与“功能基因转移”无关。 3）实验再现启动子新一代：使用拟南芥基因陷阱线对实验复制和分析的“新型启动子的发育过程”。结果强烈表明，“新一代启动子”的发生频率高于预期。 4）新生启动子的模块化组成：从我们到目前为止的分析中，实验重生核心启动子中启动子模块的组成比与整个基因组中模块同源序列的发生比没有显着差异。 5）核心启动子的模块化和转录调控：实际光合基因系统的核心启动子具有非常有偏见的模块化结构。因此，实验改变了单个基因核心启动子的模块化结构，在许多情况下，基因调节是故障。因此，光合基因组可能具有独特的核心启动子结构，该结构与这些基因组的表达调节机制有关。 6）建立光合基因启动子的机制：在全面考虑了上述发现后，我们提出了一个新的模型，以建立光合基因启动子（详细信息省略）。