高等植物における葉緑体RNAポリメラーゼシグマ因子の研究

高等植物叶绿体RNA聚合酶σ因子的研究

• 批准号: 12025204
• 负责人: 田中 寛
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12025204/
• 关键词: RNA polymerase; sigma factor; chloroplast; differentiation; Arabidopsis; photosynthesis

これまでの研究で、6種のシロイヌナズナ葉緑体シグマ因子遺伝子のうち、SIG2(第一染色体上腕部)へのT-DNA挿入変異株(以下3117株)の単離に成功している。この株では、発芽初期から光合成組織が黄緑色を呈し、顕微鏡的にも発達不全の小さな葉緑体しか形成することができない。そして、シグマ因子の保存領域3に対応する位置にT-DNAが挿入されていること。SIG2遺伝子を含むゲノム領域の導入により表現形質が相補されることから、3117株ではSIG2機能が失われているものと考えられる。SIG2が葉緑体シグマ因子遺伝子であることから、何らかの葉緑体遺伝子の転写異常が黄緑化の原因と考え、光合成系遺伝子などの転写産物の発現を解析したが、変化は見られなかった。また、rbcSやcab等の核コードの光合成遺伝子の発現にも影響がなかった。しかし、Western法による蛋白質量の解析では、光合成関連の蛋白質量がかなり減少していた。mRNAと蛋白質量が対応しないことから、翻訳や蛋白質の安定性関連の因子の関与が示唆された。このような視点から、翻訳装置関連遺伝子の発現を中心に解析を進めたところ、葉緑体発達過程において複数種のtRNA量が明らかに減少していることを見出した。その中には、翻訳開始に必須なtrnfM-CAUや、クロロフィル生合成の初期段階に必須なglutamyl-tRNA(trnD-GUC)も含まれていた。SIGB欠損による葉緑体分化不全は、かなりの部分がこれらtRNA量の減少により説明しうると考えられた。

先前的研究成功地将六个拟南芥叶绿体Sigma因子基因的T-DNA插入突变体（以下称为3117）（以下称为3117）（第一个染色体的上臂）。在这种菌株中，从发芽的早期阶段，光合组织出现黄绿色，只有发育不良的小叶绿体才能在显微镜上形成。此外，必须将T-DNA插入与对应于Sigma因子3的区域3的位置。由于包含Sig2基因的基因组区域的引入补充了表型，因此人们认为Sig2功能在3117菌株中丧失。由于Sig2是叶绿体Sigma因子基因，因此我们认为叶绿体基因中的某些转录异常是造成黄色绿色的原因，我们分析了诸如光合基因的转录本的表达，但没有观察到变化。此外，在核法典（例如RBC和CAB）中，光合基因的表达没有影响。但是，当使用西方方法分析蛋白质质量时，与光合作用相关的蛋白质的量显着降低。 mRNA和蛋白质质量之间缺乏对应关系表明与翻译和蛋白质稳定性有关的因素参与。从这个角度来看，分析的重点是翻译装置相关基因的表达，并发现在叶绿体发育过程中，多种物种中的tRNA量明显减少。其中包括TRNFM-CAU，这对于启动翻译至关重要，以及谷氨酸-TRNA（TRND-GUC），这对于叶绿素生物合成的早期阶段至关重要。人们认为，由SIGB缺乏症引起的叶绿体分化缺乏可以在很大程度上通过这些tRNA水平降低来解释。

项目成果

Fujiwara,M.,Nagashima,A.,Kanamaru,K.,Tanaka,K.& Takahashi,H.: "Three new nuclear genes, sigD, sigE and sigF, encoding putative plastid RNA polymerase σ factors in Arabidopsis thaliana"FEBS Lett.. 481. 47-52 (2000)

Fujiwara, M.、Nagashima, A.、Kanamaru, K.、Tanaka, K. 和 Takahashi, H.：“拟南芥中编码推定质体 RNA 聚合酶 σ 因子的三个新核基因 sigD、sigE 和 sigF”FEBS Lett .. 481. 47-52 (2000)

Oikawa,K. et al.: "Characterization of two plastid σ factors, SigA1 and SigA2, that wainy function in matmed chloroplasts in Nicotiava tabacum"Gene. 261. 221-228 (2000)

Oikawa, K. 等人：“烟草中 matmed 叶绿体中两个质体 σ 因子 SigA1 和 SigA2 的特征”基因 261. 221-228 (2000)

Shirano,Y. et.al.: "Chloroplast development in Arabidopsis thaliana requires the nuclear encoded transcription factor Sigma B"FEBS Lett.. 485. 178-182 (2000)

白野，Y.

Kanamaru,K. et.al.: "Chloroplast targeting, distribution and transcriptional fluctuation of AtMinD1, a eubacteria-type factor critical for chloroplast division"Plant Cell Physiology. 41. 1119-1128 (2000)

金丸，K.