高等植物における硝酸シグナルの伝達と応答の分子機構の解析

高等植物硝酸盐信号传递与响应的分子机制分析

基本信息

批准号：
09J08651
负责人：
小西美稲子
金额：
$ 1.79万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

今年度は、NREに結合するとして単離したNBPタンパク質のin vivoでの解析を行った。まず、一過的発現系を用いたアッセイにより、NBPはNREに特異的に結合して転写を活性化する能力を持つことを示した。次に転写活性化能を強化したNBPを過剰発現する形質転換体を作出して硝酸誘導性遺伝子の発現を調べたところ、それらの発現レベルが上昇していた。これらのことから、NBPが植物体においてNREに結合して硝酸誘導性遺伝子の転写活性化を行うことが示された。次に、NBPの機能欠損の影響を調べるために、キメラリプレッサー型NBPを構築した。その形質転換体では生長が強く抑制され、硝酸応答性遺伝子の発現量が低下しており、窒素飢餓の際に誘導される遺伝子の発現が上昇していた。以上から、NBPの機能を抑制することで硝酸応答が抑制された結果、窒素飢餓状態になり、生長に影響が出たと考えられた。また、キメラリプレッサー型NBPによって発現が抑制される遺伝子にはアンモニア同化に関わる主要な酵素の遺伝子も含まれており、硝酸シグナルが窒素同化全体を制御していることが示唆された。最後に、硝酸シグナルを受ける領域の決定を行った。NBPのN末端側の機能未知領域をバクテリアのDNA結合タンパク質LexAに融合させた合成転写因子を作成し、これを構成的に発現する形質転換体を作出した。この形質転換体において、硝酸存在下でのみ転写活性化が見られたことから、N末端側の機能未知領域が硝酸応答を制御していることが明らかとなった。以上のことから、NBPが硝酸により転写後修飾を受けて活性化され硝酸誘導性遺伝子の発現を引き起こす因子であること、その機能は植物の生長に重要であることが示された。

今年，我们对分离的NBP蛋白进行了体内分析，以与NRE结合。首先，使用瞬态表达系统的测定表明NBP具有特异性结合并激活转录的能力。接下来，产生了具有增强转录激活能力的过表达NBP的转化子，并检查了硝酸盐诱导基因的表达，并增加了这些基因的表达水平。这些结果表明，NBP与植物中的NRE结合以激活硝酸盐诱导基因的转录激活。接下来，构建了嵌合阻遏物型NBP来研究NBP功能缺陷的影响。转化剂强烈抑制了生长，硝酸盐响应基因的表达降低，并增加了氮饥饿期间诱导的基因表达。从以上，人们认为抑制NBP的功能抑制了硝酸盐反应，从而导致氮饥饿，从而影响了生长。此外，被嵌合抑制剂型NBP抑制的基因还包括参与氨气同化的主要酶的基因，这表明硝酸盐信号调节了总氮同化。最后，确定接收硝酸盐信号的区域。通过将NBP的N末端的未知功能区域融合到细菌DNA结合蛋白Lexa上，产生了合成转录因子，并产生了一种转化剂，该转化剂表达了这一点。仅在硝酸存在下才能在该转化剂中观察到转录激活，这表明N末端的未知功能区域控制硝酸反应。从以上表明，NBP是经过转录后修饰并通过硝酸激活的因素，导致硝酸盐诱导基因的表达，其功能对植物生长很重要。