マメ科植物α−アミラーゼ遺伝子の転写制御機構の解析

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マメ科植物の子葉中に貯蔵されたデンプンは発芽期に合成されるα-アミラーゼによって分解され、胚軸の成長に利用される。ケツルアズキ(Vigna mungo)のα-アミラーゼ遺伝子の5′上流域を解析し、本酵素の発現機構の解明を目指した。1、転写制御領域の解析:ケツルアズキα-アミラーゼ遺伝子の5′上流域をβ-グルクロニダーゼ(GUS)遺伝子に結合させた融合遺伝子をパーティクルガンにより発芽子葉に導入するとGUS活性の発現がみられる。このGUS活性が5′上流域の欠失変異によってどのように変化するのかを調べた。その結果、-639〜-454及び-135〜-103の領域に発現量の増加に関わる配列が存在することが示唆された。2、5′上流域結合タンパク質の検出:ロイシンジッパーという構造をもつ転写因子の結合配列にはACGTを含むことが知られているが、ケツルアズキα-アミラーゼ遺伝子の5′上流域にもこの配列が2ヶ所あり、乾燥種子より調製した粗核抽出液中にこの配列に結合するタンパク質が含まれていることがわかった。この結合活性を発芽過程の各段階における子葉を用いて検出した。その結果、この活性は乾燥種子中で最も高く、吸水後減少し、3日日でほとんど消失した。インゲンマメ種子中にはロイシンジッパー型転写因子ROM1,ROM2のmRNAが存在するので、これらのcDNAをインゲンマメよりポリメラーゼ連鎖反応法で単離した。両cDNAをカリフラワーモザイクウイルス35S RNA遺伝子のプロモーターの下流に結合させた融合遺伝子を前述のGUS融合遺伝子とともにケツルアズキ子葉にパーティクルガンにより撃ち込んで、GUS活性を測定した。その結果、GUS活性の増加が認められたので、ロイシンジッパー型転写因子が発現量の増加に関わっていることが示唆された。