低温馴化における低温ショックタンパク質の機能に関する生化学的、遺伝学的研究

冷驯化过程中冷休克蛋白功能的生化和遗传学研究

基本信息

批准号：
04F04541
负责人：
今井亮三
金额：
$ 0.77万
依托单位：
独立行政法人農業・生物系特定産業技術研究機構
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04F04541/
关键词：
低温馴化シロイヌナズナ低温ショックドメイン RNAシャペロン GFP

项目摘要

大腸菌の低温馴化においては、RNAシャペロンとして機能する低温ショックタンパク質(CSPs)が蓄積する。植物の低温ショックドメイン(cold shock domain ; CSD)タンパク質は細菌のCSPsと高度に保存されたCSDをもち、植物の低温馴化に必要であると考えられている。我々は植物の低温ショックタンパク質の機能解明を目的として、シロイヌナズナの4つのCSDタンパク質(AtCSP1〜AtCSP4)のうち、AtCSP3についての機能解析を行った。まず、組換えAtCSP3を用いて、RNAシャペロン活性に必要な核酸結合性を検討した。その結果、AtCSP3は一本鎖DNA,二本鎖DNA,mRNAに対して結合活性を示した。また,RT-PCRによりストレス応答性発現を検討したところ,AtCSP3は低温処理(4℃)により誘導されることが分かった。Promoter-GUS融合遺伝子の発現解析により、AtCSP3は葯、幼苗の成長点および根の先端組織で特異的に発現することが明らかとなった。Promoter-GFP融合遺伝子の発現解析により、AtCSP3は細胞内の小胞体で発現しており、RNA、タンパク質の発現制御に関連することが示唆された。AtCSP3ノックアウト変異株では、低温馴化処理にかかわらず、野生株と比較して耐凍性が低下していた。一方、AtCSP3過剰発現体では、野生株と比較して耐凍性が向上していた。これらの結果から、AtCSP3は低温馴化過程で誘導され、耐凍性獲得に必要であることが明らかとなった。

在大肠杆菌冷驯化过程中，充当 RNA 伴侣的冷休克蛋白 (CSP) 会积累。植物冷休克结构域 (CSD) 蛋白具有高度保守的 CSD 和细菌 CSP，并且被认为是植物冷驯化所必需的。在拟南芥的四种CSD蛋白（AtCSP1至AtCSP4）中，我们对AtCSP3进行了功能分析，旨在阐明植物中冷休克蛋白的功能。首先，使用重组 AtCSP3，我们研究了 RNA 伴侣活性所需的核酸结合特性。结果，AtCSP3显示出与单链DNA、双链DNA和mRNA的结合活性。此外，当我们通过RT-PCR检查应激反应性的表达时，我们发现AtCSP3是通过低温处理（4℃）诱导的。对Promoter-GUS融合基因的表达分析表明，AtCSP3在花药、幼苗生长点和根尖组织中特异性表达。启动子-GFP融合基因的表达分析表明AtCSP3在细胞内内质网中表达，并参与RNA和蛋白质表达的调节。与野生型相比，AtCSP3 敲除突变体的冷冻耐受性降低，无论冷驯化如何。另一方面，与野生型菌株相比，AtCSP3 过表达株表现出改善的冷冻耐受性。这些结果表明，AtCSP3 在冷驯化过程中被诱导，并且是获得冷冻耐受性所必需的。