高等植物の窒素および炭素同化系遺伝子間でのグルタミンに関連した発現制御機構の解析

高等植物氮碳同化基因谷氨酰胺相关表达调控机制分析

基本信息

批准号：
06760079
负责人：
榊原均
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

申請者らはトウモロコシ切取り葉の実験系を用い、硝酸による硝酸還元酵素(NR)、プラスチド型グルタミン合成酵素(GS2)遺伝子の発現誘導から、グルタミン蓄積によるNR遺伝子発現の仰制およびC4植物炭酸同化酵素ホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ(PEPC)mRNAの蓄積に至る一連の過程に関与するシグナル伝達因子について調べた。一般的なシグナル伝達に関与すると思われる種々の作用因子(セカンドメッセンジャー、蛋白質リン酸化・脱リン酸化等)の阻害剤を用いて影響を調べたところ、硝酸誘導はEGTAまたはLa^<3+>により顕著に阻害されたことからシグナリング因子として細胞外からのカルシウムイオンの流入が関与しているものと考えられた。また低濃度のオカダ酸、カリクリンAニヨッテモ阻害されたことから、硝酸シグナル伝達には蛋白質の脱リン酸化等も関与しているものと考えられた。既に我々はC4植物のNR,GS2の硝酸誘導は葉組織中では葉肉細胞で起こることを明らかにしていることから、このシグナル伝達経路も葉肉細胞特異的な分布をしているものと思われる。グルタミンはNRの硝酸誘導を顕著に抑制したのに加え、PEPCmRNAの蓄積量を有意に増加させた。しかしPEPC遺伝子の転写活性を上昇させなかったことからグルタミンはPEPCmRNAの転写後調節に関与しているものと考えられた。また、上記の阻害剤による実験からこの転写後調節にも蛋白質のリン酸化・脱リン酸化が関与していることが示唆された。以上のことから、グルタミンは窒素および炭素同化系遺伝子発現間のコミュニケーション物質の1つであり、前者には転写レベルで、後者には転写後レベルで調節に関与していると結論した。

使用玉米切叶的实验系统，申请人证明硝酸诱导硝酸还原酶(NR)和质体谷氨酰胺合成酶(GS2)基因的表达，并且NR基因表达被谷氨酰胺积累和C4植物碳同化抑制。我们研究了导致磷酸烯醇丙酮酸羧化酶 (PEPC) mRNA 积累的一系列过程中涉及的信号转导因素。当我们研究被认为参与一般信号转导的各种因素（第二信使、蛋白质磷酸化/去磷酸化等）的抑制剂的作用时，我们发现硝酸盐诱导被EGTA或La^3+抑制。认为来自细胞外的钙离子的流入作为信号因子参与。此外，由于低浓度的大田酸抑制Calyculin A，因此蛋白质去磷酸化也被认为参与硝酸盐信号传递。由于我们已经证明 C4 植物中 NR 和 GS2 的硝酸诱导发生在叶组织的叶肉细胞中，因此该信号转导途径似乎也具有叶肉细胞特异性分布。谷氨酰胺不仅显着抑制硝酸盐诱导NR，而且显着增加PEPC mRNA积累量。然而，由于谷氨酰胺不会增加PEPC基因的转录活性，因此认为谷氨酰胺参与了PEPC mRNA的转录后调节。此外，使用上述抑制剂的实验表明蛋白质磷酸化和去磷酸化也参与这种转录后调节。由此可见，谷氨酰胺是氮碳同化基因表达的通讯物质之一，在转录水平参与氮同化基因表达的调控，在转录后水平参与氮碳同化基因表达的调控。