植物特異的なDof転写因子の機能発現の分子メカニズム

植物特异性Dof转录因子功能表达的分子机制

基本信息

批准号：
13780549
负责人：
柳澤修一
金额：
$ 1.34万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

植物には、光合成などの動物には存在しない多くの生物学的プロセスが存在する。植物に特異的な代謝回路や生物学的反応の存在に呼応するかたちで植物特異的なDof転写因子群は存在しており、トウモロコシのDof転写因子(Dof1とDof2)は光合成遺伝子などの光に応答した遺伝子発現に関わっていることを明らかにしてきた。このような背景のもとに、本研究では、Dof転写因子の活性を制御している分子メカニズムを明らかにすることを目的として行われた。種々のタンパク質リン酸化酵素の阻害剤やタンパク質脱リン酸化酵素の阻害剤とトウモロコシのプロトプラストを用いたin vivo解析により、リン酸化阻害剤K252aは特異的にDof1の活性を促進することが明らかにした。また、核にはHMGタンパク質と呼ばれるタンパク質群の存在が知られているが、Dof転写因子はHMGタンパク質いくつかと特異的に相互作用することを明らかにした。さらに、この相互作用によりDof転写因子のDNAへの結合は促進されること、さらに、リン酸化されたHMGタンパク質はDof転写因子のDNA結合を促進する能力を持たないことを明らかにした。従って、タンパク質のリン酸化やタンパク質-タンパク質相互作用により、Dof転写因子の活性は制御されていることが明らかとなった。一方で、モデル植物であるシロイヌナズナのゲノム中に37個のDof転写因子の遺伝子を同定して進化系統樹を作成したところ、Dof転写因子は被子植物が誕生する以前から多様化する一方で、個々の植物種が誕生した以降も多様化してきたことが明らかとなり、Dof転写因子群は高等植物に共通の役割と植物種に特異的な機能の両方を担っている可能性が示唆された。

植物具有许多动物不存在的生物过程，例如光合作用。一组植物特有的Dof转录因子是响应植物特有的代谢回路和生物反应的存在而存在的，其中玉米Dof转录因子（Dof1和Dof2）用于表达光合基因和其他光敏Dof转录因子已明确其参与反应性基因表达。在此背景下，本研究的目的是阐明控制Dof转录因子活性的分子机制。使用玉米原生质体与各种蛋白质磷酸化酶抑制剂和蛋白质去磷酸化酶抑制剂进行的体内分析表明，磷酸化抑制剂 K252a 特异性促进 Dof1 活性。此外，已知细胞核中存在一组称为HMG蛋白的蛋白质，并且揭示了Dof转录因子与一些HMG蛋白特异性相互作用。此外，他们还发现这种相互作用促进Dof转录因子与DNA的结合，而磷酸化的HMG蛋白不具有促进Dof转录因子与DNA结合的能力。因此，很明显Dof转录因子的活性受到蛋白质磷酸化和蛋白质-蛋白质相互作用的调节。另一方面，当我们通过鉴定模式植物拟南芥基因组中的37个Dof转录因子基因创建进化树时，我们发现，虽然Dof转录因子在被子植物诞生之前就已经多样化，但很明显，植物物种自起源以来已经多样化，这表明 Dof 转录因子可能具有高等植物共有的作用和植物物种特有的功能。