光応答性遺伝子発現制御配列を標的部位とする新規mRNA分解酵素の同定と機能解析

一种针对光响应基因表达控制序列的新型 mRNA 降解酶的鉴定和功能分析

• 批准号: 14654161
• 负责人: 朝山 宗彦
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: Ibaraki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14654161/
• 关键词: light-responsive expression; psbA; curved DNA; transcription; RNA polymerase; ribonuclease; 5'-UTR; mRNA stability; transcriptian

光合成微生物である藍藻(Cyanobacteria)は、光応答性遺伝子発現調節機構を解析する為の優れたモデル生物である。研究代表者は、藍藻の光応答性遺伝子psbAの光応答性発現に着目し、核酸の分子構造[湾曲DNA/プロモーター/5'非翻訳領域シス配列(5'-UTR)]の転写・転写後調節に与える影響や転写装置RNAポリメラーゼのシグマ因子の機能解析を進めている(別紙発表論文)。その一環として本研究課題では、psbA遺伝子の5'-UTRに普遍的に存在するAU-box配列(UAAAUAAAモチーフ)を特異的に認識して切断する新規エンド型リボヌクレアーゼ(RNaseE)を藍藻Synechocys tis sp. strain PCC6803株から同定した。更に、切断特異性を精製RNase Eタンパク質を用いたin vitro実験系で明らかにした。RNase Eタンパク質は、暗黒条件下でAU-boxを切断し、psbA mRNAの安定性を低下させると予測されたので、これを細胞内(in vivo)で検証しようと、6803株RNase E遺伝子破棄株の取得を目指したが、生育に必須な遺伝子であるためか成功しなかった。そこで2年目(最終年度)にあたる平成15年度では、RNase E遺伝子を6803株内で高発現させることが可能なベクターを構築し、形質転換株取得を目指した。候補となる薬剤耐性株を得て、現在psbA遺伝子のAU-box配列に与える影響を解析中である。これら成果の一部は、スペイン・バルセロナで開かれた第7回国際植物分子生物学会(June 23-28,2003)で発表した(SO5-76,要旨集p89)。以上のデータとin vivoの成果を踏まえ、現在投稿論文作成準備中である。更に本研究課題で得られた成果も含め、これまでの研究業績に対して平成16年度日本農芸化学会奨励賞を受賞。受賞講演要旨集(p331-333)の中で「光合成微生物の光誘導性遺伝子発現調節機構:転写・後転写に関与するシス配列とトランス因子」として成果を公表した。

Photosynthetic microorganisms (Cyanobacteria) and photoreactive gene production regulatory mechanisms for the analysis of optimal biological conditions The research representatives focused on the functional analysis of the photoresponsive gene psbA in cyanobacteria, the molecular structure of nucleic acids [DNA/DNA/5'-UTR], and the post-writing regulation and influence of RNA/DNA/5'-UTR factors on the photoresponsive gene psbA in cyanobacteria (separate paper). In this study, we investigated the common existence of psbA gene in the 5'-UTR, the specific recognition of AU-box alignment (UAAAAA), and the new identification of RNaseE and Synechocys sp. strain PCC6803. In addition, the specificity of RNase E is refined. RNase E gene expression was detected in vivo and 6803 RNase E gene fragments were obtained successfully. In 2015, RNase E gene was detected in 6803 plants. In 2015, RNase E gene was detected in 6803 plants. In 2015, RNase E gene was detected in 6803 plants. The AU-box arrangement of psbA genes and the analysis of their effects are in progress. The seventh session of the International Society for Plant Molecular Biology (June 23- 28, 2003) was published (SO5 -76, gist set p89). The above results are in the process of preparation. In addition, the achievements of this research project were rewarded by the Japan Agricultural Chemical Society in 2016. The results are presented in "Mechanisms regulating the production of photoinducible genes in photosynthetic microorganisms: the relationship between gene expression and gene regulation factors" in the lecture summary (p331-333).

项目成果

Imamura S, Asayama M, Takahashi H, Tanaka K, Takahashi H, Shirai M: "Antagonistic dark/light-induced SigB/SigD, group 2 sigma factors, expression through redox potential and their roles in cyanobacteria"FEBS Lett.. 554巻・3号. 357-362 (2003)

Imamura S、Asayama M、Takahashi H、Tanaka K、Takahashi H、Shirai M：“拮抗暗/光诱导的 SigB/SigD，第 2 组 sigma 因子，通过氧化还原电位的表达及其在蓝藻中的作用”FEBS Lett.. 554 卷・第3.357-362号（2003年）

The curved DNA structure in the 5′-upstream region of the light-responsive genes:: its universality, binding factor and function for cyanobacterial psbA transcription

• DOI: 10.1093/nar/gkf605
• 发表时间: 2002-11-01
• 期刊: NUCLEIC ACIDS RESEARCH
• 影响因子: 14.9
• 作者: Asayama, M;Kato, H;Ohyama, T
• 通讯作者: Ohyama, T

Ito Y, Asayama M, Shirai M: "Light-responsive psbA transcription requires the-35 hexamer in the promoter and its proximal upstream element, UPE, in cyanobacteria"Biosci.Biotechnol.Biochem.. 67巻・6号. 1382-1390 (2003)

Ito Y、Asayama M、Shirai M：“光响应 psbA 转录需要启动子中的 35 六聚体及其近端上游元件 UPE”Biosci.Biotechnol.Biochem.. Vol. 67，No. 6. 1382 -1390 (2003)

Purification, characterization, and gene expression of all sigma factors of RNA polymerase in a cyanobacterium

• DOI: 10.1016/s0022-2836(02)01242-1
• 发表时间: 2003-01-31
• 期刊: JOURNAL OF MOLECULAR BIOLOGY
• 影响因子: 5.6
• 作者: Imamura, S;Yoshihara, S;Shirai, M
• 通讯作者: Shirai, M

The 5'-upstream cis-sequences of cyanobacterial psbA : analysis of their roles in basal, light-dependent and circadian rhythmic transcription

蓝藻 psbA 的 5-上游顺式序列：分析其在基础、光依赖性和昼夜节律转录中的作用

• 发表时间: 2002
• 期刊: Mol.Genet.Genomic. 267巻
• 作者: Shibato J;Agrawal GK;Kato H;Asayama M;Shirai M.
• 通讯作者: Shirai M.