植物含硫アミノ酸生合成における逐次的酵素反応メカニズムの分子生物学的解明

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植物における硫黄同化経路であるシステイン生合成の生化学的及び分子生物学的研究をスイカを用いて行った。システイン生合成に関与するセリンアセチル転移酵素(SATase)はシステインによりフィードバック阻害を受けることが明らかになっている。また、酵母などではシステイン生合成系酵素遺伝子は硫黄欠乏ストレスに対して転写レベルで制御されており、高等植物においても同様の転写レベルでの制御機構の存在が示唆されている。以上のような理由から、SATaseの触媒的性質および発現解析はシステイン生合成系の統合的制御を理解するうえで重要である。そこで本研究では、転写レベルでの制御機構を明らかにするためSATase遺伝子の単離と解析を行った。λEMBL3により作製したスイカゲノムDNAライブラリーについてスイカSATase cDNAをプローブとしてスクリーニングを行い、陽性クローンを得た。その塩基配列7kbを決定し、スイカSATase遺伝子は3個のエキソンと2個のイントロンで構成されていることを明らかにした。またプライマー伸長法により転写開始点を決定した。次に硫酸イオン欠乏条件下で栽培したスイカを用いてノーザン分析を行ったところ、SATase遺伝子の発現が48時間後に増加した。従って、硫黄欠乏に対しSATase遺伝子の発現が転写レベルで制御されている可能性が示唆された。そこでスイカSATase遺伝子のプロモーター領域とルシフェラーゼレポーター遺伝子を連結したキメラ遺伝子を作製し、シロイヌナズナのプロトプラストを用いたトランジェント発現系に導入することによりプロモーター解析を行い、その詳細について検討中である。