イネにおけるファイトアレキシン生合成酵素遺伝子クラスターの発現制御機構の解明

阐明水稻植物抗毒素生物合成酶基因簇的表达控制机制

基本信息

批准号：
09J01084
负责人：
宮本皓司
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 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

イネの主要なジテルペン型ファイトアレキシンであるモミラクトン・ファイトカサンの生合成酵素遺伝子はそれぞれゲノム中において遺伝子クラスターを形成していることが知られている。本研究では、これらの遺伝子クラスターの発現制御機構の解明を目指し、ファイトアレキシン生合成酵素遺伝子クラスター全体の発現制御を行う転写因子であるOaTGAP1に着目して研究を行っている。本年度は、ChIP-seq解析により、OsTGAP1の結合位置の網羅的同定を行った。その結果、エリシター未処理時・処理時についてそれぞれ2763箇所および2777箇所のOsTGAP1の結合位置を見出した。ジテルペン型ファイトアレキシン生合成酵素遺伝子近傍におけるOsTGAP1の結合位置を解析したところ、MEP経路遺伝子については、OsDXS3の転写開始点上流にOsTGAP1が結合していたことから、OsDXS3についてはOsTGAP1により直接転写制御を受けていると考えられるが、他の遺伝子の上流域には有意な結合は認められなかった。また、モミラクトン・ファイトカサンの生合成酵素遺伝子についても、一部の遺伝子の上流域にのみOsTGAP1の結合が見られるものの、クラスター上の多くの遺伝子の上流域には結合が認められず、遺伝子クラスター領域の外側や遺伝子間領域にOsTGAP1の強い結合が見られた。このことから、OsTGAP1がすべてのジテルペン型ファイトアレキシン生合成遺伝子の上流域に結合して、転写制御を行っているのではなく、新規な転写制御機構が機能していることが示唆された。またyeast two-hybrid screeningによるOsTGAP1と相互作用するタンパク質の探索を行い、10の候補タンパク質を得た。これらのうちにはヒストン修飾に関与すると予想されるENT-domaincontainingproteinが含まれていた。そこで、まずモミラクトン生合成酵素遺伝子におけるヒストン修飾の変化を解析したところ、キチンエリシター誘導的にヒストンH3K4のトリメチル化とヒストンH3K9/14のアセチル化が起きていることを見出した。このことから、モミラクトン生合成酵素遺伝子クラスターの転写制御にはピストン修飾が関与していることが示唆された。

已知水稻中主要的二萜型植物抗毒素莫米内酯和植物卡烷的生物合成酶基因在基因组中形成基因簇。在本研究中，我们旨在阐明这些基因簇的表达控制机制，重点关注OaTGAP1，一种控制整个植物抗毒素生物合成酶基因簇表达的转录因子。今年，我们利用 ChIP-seq 分析全面鉴定了 OsTGAP1 的结合位点。结果，我们在未经激发子处理和经过激发子处理的病例中分别发现了 2763 个和 2777 个 OsTGAP1 结合位置。对二萜型植物抗毒素生物合成酶基因附近OsTGAP1结合位置的分析表明，OsTGAP1结合在MEP途径基因OsDXS3转录起始位点的上游，表明OsDXS3直接受OsTGAP1转录调控，但没有显着的结合。在其他基因的上游区域观察到。此外，对于momilactone phytokasan的生物合成酶基因，仅在一些基因的上游区域观察到OsTGAP1结合，但在簇上的许多基因的上游区域没有观察到结合，并且在基因簇上观察到OsTGAP1的强结合。区域外和基因间区域内。这表明OsTGAP1并不与所有二萜型植物抗毒素生物合成基因的上游区域结合并调节转录，而是一种新的转录控制机制正在发挥作用。我们还通过酵母二杂交筛选寻找与OsTGAP1相互作用的蛋白，获得了10个候选蛋白。其中包括含有 ENT 结构域的蛋白质，预计该蛋白质参与组蛋白修饰。因此，我们首先分析了莫米内酯生物合成酶基因中组蛋白修饰的变化，发现组蛋白H3K4的三甲基化和组蛋白H3K9/14的乙酰化以几丁质诱导子诱导的方式发生。这表明活塞修饰参与了莫米内酯生物合成酶基因簇的转录控制。