コメの新規アスパラギン酸型プロテアーゼのクローニングおよび植物生理学的意義の解析

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本研究の成果は、第一にコメのAPのcDNAクローンをRT-PCRによって3種類単離した。これらのクローンは互いに58〜76%の相同性を有し、コメ以外の植物APである大麦のHvAPとカルドンのサイプロシンとも58〜80%の相同性であった。3つのRT-PCRクローン(pL1,pL4,pL5)は、動物、微生物APとは35〜45%の相同性を有していた。また登熱種子から作製したcDNAライブラリーをスクリーニングし、コメAPの全長をコードするクローンを一種得、本クローンがコードするタンパク質をオリザシン1と命名した。オリザシン1は既知のAPにはない104アミノ酸残基からなるインサーションをC末端領域に有しており、植物由来のAP(大麦、カルドン)にはすべてこのインサーション領域が存在していた。ノーザン分析の結果、オリザシン1mRNAは登熱2週目に発現量は最大となり、3週目4週目とやや減少するものの登熱期の発現量は多い。オリザシン1と相同性の低かったpL5の発現パターンはオリザシン1と同様登熱期に多く発現していたが、最も発現量の多かったのは発芽期における幼芽と幼根であった。オリザシンは登熱期に主として発現し、貯蔵タンパク質のプロセッシングに関与していると予想された。第二に、植物APとしては初めてオリザシン1遺伝子を単離し解析を行った。オリザシン1遺伝子は動物AP遺伝子が約10.5kbpと大きいのに比べ約6.7kbpと小さいが、前者が8イントロン9エキソンでしかもイントロン挿入位置は保存されているのに対し、後者は13イントロン14エキソンと細分化され、イントロンの挿入位置も既知のAPとは一箇所も一致しなかった。オリザシン1遺伝子は既知のAPとは全く異なる構造を有しており、このことは植物APが他のAPとは古い時代に分岐し、独自の進化を遂げてきたことを示唆している。