C4光合成に関与するPEPカルボキシラーゼ遺伝子の細胞タイプ特異的発現の分子機構

C4光合作用PEP羧化酶基因细胞类型特异性表达的分子机制

基本信息

批准号：
62622505
负责人：
泉井桂
金额：
$ 1.15万
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：
1987
资助国家：
日本
起止时间：
1987 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

C4-植物には葉の細胞分化を伴う炭酸固定回路が存在するが, この回路の初期炭酸固定酵素として強く発現されるのがホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ(PEPC)である. 本酵素の強い発現はC_4植物に特徴的であり, また葉組織でも葉肉細胞でのみ発現するという特徴を持つ. 更に, トウモロコシのPEPCはmultigene familを構成し, 各々の遺伝子は違った組織特異的発現をしていると考えられている. そこで本研究は, 各々のPEPC遺伝子のプロモーター領域及び, 組織あるいは細胞タイプ特異的な発現調節領域とその領域に作用する因子を明らかにする事を目的とする. 本年度の主な成果を以下に記す.(1)我々は既にC_4光合成に関与するPEPCのcDNAクローンを5個単離しているが, この中の一つpM500は, mRNAのプライマー伸長法による実験から完全長であることを明らかにした. これにより本酵素の5'非翻訳領域は83ntであることがわかった.(2)先のcDNAの5'末端領域をプローブとしたサザン・ハイブリダイゼーション法で検出されたPEPC遺伝子の中の4種類のEcoR断片をクローン化した. これらの4種類の染色体DNAクローンの制限酵素切断点地図を作成した. 更に, これらの4種類のクローンはいずれも5'末端領域しか含んでいなかったが, 違った遺伝子由来のクローンであることを明らかにした. なお, この4種類のクローンはハイブリダイズの程度が異なり, 三つのクローンはcDNAとホモロジーが高く, 残りの一つはホモロジーの低いクローンであると考えられた.(3)cDNAとホモロジーの高い3種類のクローンについてcDNAの5'非翻訳領域に対応する領域とその上流について, 塩基配列の決定を行っているが, 部分的に決定した塩基配列上では, これらのクローンはcDNAと非常にホモロジーが高く, 更に5'非翻訳領域の上流少なくとも1.1Kbを含んでおり転写開始点及びプロモーター領域を含んでいる事が期待される.

C4-植物具有伴随叶细胞分化的碳酸固定循环，磷酸烯醇丙酮酸羧化酶(PEPC)作为该循环中的初始碳酸固定酶强烈表达，是C_4植物的特征，并且仅在叶肉细胞中表达。此外，玉米中的PEPC构成了一个多基因家族，并且每个基因以不同的组织特异性方式表达。因此，本研究的目的是阐明每个PEPC基因的启动子区域、组织或细胞类型特异性的表达调控区域以及作用于该区域的因素。今年的主要结果如下（。 1）我们已经分离出5个参与C_4光合作用的PEPC cDNA克隆，通过mRNA引物延伸法实验发现其中一个pM500是全长的。结果表明，该酶的5'非翻译区为83 nt。 (2)以cDNA 5'端区域为探针，通过Southern杂交检测到4种PEPC基因的EcoR片段的限制性酶断点图谱。制作了这四种类型的染色体DNA克隆。此外，虽然这四种类型的克隆都仅包含5'末端区域，但显示出该克隆源自同一基因的基因。这四类克隆的杂交程度不同，其中三类克隆与cDNA同源性较高，其余一类克隆的同源性较低。 (3)与cDNA同源性较高的3个克隆该区域各克隆的核苷酸序列均已确定。对应于cDNA的5'非翻译区及其上游区域，但部分确定的核苷酸序列表明这些克隆与cDNA具有非常高的同源性。它还包含 5' 非翻译区上游至少 1.1 Kb，预计包括转录起始位点和启动子区域。