細胞内情報解析のための光分子スイッチの開発

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動植物の発生・分化の研究では、特定の遺伝子やタンパク質の機能を調べるために、それらの発現を人為的に誘導するという手法がしばしば用いられる。現在そのような目的で利用されている発現誘導系では、誘導因子の性質上、発現誘導は個体・組織全体またはある程度の空間的広がりをもつ部分に対して行われている。しかしながら、発生・分化の制御において鍵となる遺伝子やタンパク質の発現は少数の細胞もしくは単一の細胞で起こることが多く、隣接する細胞間で制御遺伝子の発現状態が異なることも細胞分化パターンの形成において重要な要素である。本研究では、空間的位置の限定が容易な光を誘導因子として、植物の光受容体タンパク質フィトクロムおよびケージド化合物を光分子スイッチとして用いて、遺伝子発現誘導系および細胞内タンパク質局在化系の開発を行った。タマネギの表皮細胞の一過的発現系においてAPBとLexA-DNA結合ドメインを持つ融合タンパク質(APB-LexA)およびphyBと転写活性化ドメインを持つ融合タンパク質(phyB-VP16)を発現させたところ、明条件下においてLexA結合配列をプロモーターに持つYFP遺伝子の発現を上昇させることができた。しかしながら、この系を導入した形質転換シロイヌナズナではこの光条件による転写誘導は見られなかった。その原因として、phyB-VP16遺伝子の発現レベルが低いことが考えられた。また、それら形質転換植物ではphyB突然変異体と類似の表現型が見られた。上記と同様の理由で光誘導的タンパク質局在化のためのフィトクロム融合タンパク質の利用も形質転換植物内では困難であることが考えられた。このため、ケージド化したタンパク質二量体誘導化合物(caged-CID)の利用を検討した。