葉緑体シグナルによる核遺伝子発現の調節機構

叶绿体信号对核基因表达的调节

基本信息

批准号：
18780247
负责人：
稲葉丈人
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Iwate University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

葉緑体に代表される色素体の存在は、細胞内共生説により説明される。葉緑体には3000種類以上のタンパク質が存在するが、葉緑体ゲノムにコードされている遺伝子はわずか100種類程度に過ぎない。残りの遺伝子は進化の過程で宿主の核ゲノムに移ってしまったため、葉緑体の分化は核遺伝子の発現により支配されていると言って過言ではない。一方で、葉緑体での活動で生じる様々な代謝産物は核へのシグナルとして働き、葉緑体自身も何らかの形で核遺伝子の発現をコントロールしていると考えられるが、その実体は不明である。本研究では葉緑体から核へのシグナル伝達を担う因子の同定を目指し、解析を行ってきた。本年度は、タンパク質輸送変異体を用いた網羅的遺伝子発現解析により、葉緑体形成阻害が核遺伝子発現に及ぼす影響と、これを核へ伝達するシグナル伝達因子を探索した。まず、タンパク質輸送阻害により引き起こされる葉緑体形成阻害は、核コードの光合成関連遺伝子の発現を特異的に抑えることが明らかになった。次に、網羅的遺伝子発現解析のデータからシグナル伝達因子を探索した。その結果、18個のポジティブ・レギュレーター候補因子と55個のネガティブ・レギュレーター候補因子を同定した。この結果は、同定したシグナル伝達候補因子が葉緑体シグナルに応答した光合成関連遺伝子の発現調節に関与していることを示唆している。

内共生理论解释了叶绿体等质体的存在。叶绿体中有超过 3000 种蛋白质，但叶绿体基因组编码的基因只有约 100 种。由于剩余的基因在进化过程中已被转移到宿主的核基因组中，因此可以毫不夸张地说，叶绿体的分化是由核基因的表达控制的。另一方面，叶绿体活动产生的各种代谢物充当细胞核的信号，叶绿体本身被认为以某种方式控制核基因表达，但其实际性质尚不清楚。在这项研究中，我们的目的是识别和分析负责从叶绿体到细胞核信号传输的因素。今年，我们通过使用蛋白质转运突变体进行全面的基因表达分析，研究了叶绿体形成抑制对核基因表达的影响以及将其传输到细胞核的信号转导因子。首先，人们发现，通过抑制蛋白质运输而抑制叶绿体形成会特异性地抑制核密码中光合作用相关基因的表达。接下来，我们利用综合基因表达分析数据寻找信号转导因子。结果，我们确定了 18 个正调节候选因素和 55 个负调节候选因素。这些结果表明，已确定的信号转导候选因子参与响应叶绿体信号调节光合作用相关基因的表达。