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：
15013222
负责人：
小保方潤一
金额：
$ 3.84万
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：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 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ボックネをもつっいるが、光合成遺伝子群には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ものである。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、(1)葉緑体ゲノムから核への光合成遺伝子の転移機構、(2)核ゲノム中でのプロモーター獲得過程、の2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)イネのゲノム塩基配列がほぼ解明されたので、その情報を利用して、核ゲノム中に含まれている葉緑体ゲノムに相同なDNA断片を網羅的に解析した。その結果、(a)葉緑体ゲノムは核ゲノムに頻繁に取り込まれ、(b)核ゲノム中で急速に断片化されるとともに激しくシャフリングされ、さらに(c)数十万年の半減期で「急速に」核から排出されている事が強く示唆された。これらの新知見は、核とオルガネラのゲノムはそれぞれ孤立した存在ではなく、それらの間には定常的なDNAの流れ(フラックス)があることを示している。(2)核に転入した葉緑体遺伝子が核ゲノム中で新規のプロモーターを獲得する確率はどのくらいあるのだろうか?この疑問を解くため、プロモーターを持たない構造遺伝子をシロイヌナズナの核ゲノムにランダム挿入し、プロモーター獲得がどのような頻度で生じるかを網羅的に解析した。その結果、染色体DNA上では極めて高い頻度で「プロモーター新生(=全く転写単位がなかったところに突然プロモーターが出現すること)」が生じることを見いだした。このような新生プロモーターはTATAボックスやイニシエーターなどのコアプロモーター因子をランダムに含むことがわかった。

植物中的许多核基因都包含塔塔·博克（Tata Bokne）作为核心启动子的组成部分，但是光合基因组没有太多的塔塔盒。最初被编码成叶绿体基因组的大多数光合核基因基因在进化过程中转化为核基因组，在该过程中获得了新的天然启动子。在这项研究中，从其起源和角色的两个方面检查了光合基因组具有独特的核心启动子配置的原因。在这个财政年度，我们主要在（1）光合基因从叶绿体基因组到核的过渡机理进行研究，以及（2）在核基因组中获取启动子的过程。主要结果如下。（1）由于水稻的基因组碱基序列几乎被阐明了，因此通过将这些信息用于核基因组中包含的叶绿体基因组，对信息进行了全面的分析。结果，（a）叶绿体基因组经常被纳入核基因组中，在（b）核基因组中迅速碎裂，猛烈剃光，并在一半的寿命中，强烈建议它出院。从核“快速”的核中。这些niichi -ki表明核和有机菌基因组不是分离的，每个基因组之间都有规则的DNA流动（通量）。（2）在核基因组中转移到核武器并有一个新的启动子来解决这个问题的叶绿体的可能性是什么？没有启动子的结构基因被随机插入甲虫的核基因组。但是，我们分析了启动子采集的发生频率。结果，发现在极高的染色体DNA频率上，启动子（突然出现在根本没有转移单元的地方）。已经发现，这种新的启动子包含核心启动子因子，例如塔塔盒和启动器。