核コードシグマ因子群によるシロイヌナズナ色素体DNA転写制御

核编码西格玛因子对拟南芥质体 DNA 转录的调控

• 批准号: 14340248
• 负责人: 田中 寛
• 金额: $ 9.28万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14340248/
• 关键词: Arabidopsis thaliana; chloroplast; RNA polymerase; transcription; sigma factor; development; stress response; promoter; シロイヌナズナ; 色素体; 転写制御; RNAポリメラーゼ; シグマ因子; オルガネラ; DNAアレイ; ストレス応答

植物色素体DNAの転写は、核コードのバクテリオファージ型RNAポリメラーゼ(NEP)と、色素体ゲノムにコードされ、特異性を核コードのシグマ因子に調節されるRNAポリメラーゼ(PEP)により行われる。本研究では核コードの6種のシグマ因子の機能を知るために以下の解析を行った。1.核コードのシグマ因子の一つ、SIG2の変異株を用い、これまでにSIG2への依存性の知られているtrnEプロモーター、およびpsbDの複合プロモーター領域について、転写開始点の同定を行った。その結果、trnEプロモーターおよびpsbD上流の-256プロモーターがSIG2に依存して転写されることを確定した。さらにこれらのRNA末端が、RNAプロセシングでなく転写開始点であることを示した。これらはコンセンサス型の-10配列を持っプロモーターであった。2.SIG2に依存して転写される色素体遺伝子を網羅的に解析するために、シロイヌナズナ色素体の全ての蛋白質遺伝子をカバーするDNAマイクロアレイを構築した。これを用いた解析の結果、野生株よりも転写産物の減少している遺伝子はpsaJのみであり、この減少はノザン解析やSlマッピングによっても確認された。NEPに依存して転写される遺伝子群が、sig2変異株で過剰発現していることも判明し、SIG2に依存したNEPの抑制機構が強く示唆された。3.ストレスに依存した遺伝し発現制御を調べるため、ストレス条件下における6種のシグマ因子遺伝子の発現を解析した。その結果、SIG5の遺伝子発現のみが、強光、低温、高浸透圧、塩で強く誘導されることを見いだした。そして、SIG5の発現は、従来は青色光で誘導されるプロモーターとして知られてきたpsbD-BLRPプロモーターの発現と一致することが判明した。即ち、BLRPは青色光のみならず、様々なストレスでSIG5に依存して発現する。SIG5欠損株を用いた解析により、SIG5とBLRPの関係、そしてSIG5のストレス耐性への関与が示された。

Plant plastid DNA の planning write は, nuclear コ ー ド の バ ク テ リ オ フ ァ ー ジ type RNA ポ リ メ ラ ー ゼ (NEP) と, plastid ゲ ノ ム に コ ー ド さ れ, specificity を コ ー ド の シ グ に マ factor regulating さ れ る RNA ポ リ メ ラ ー ゼ (PEP) に よ り line わ れ る. This study aims to understand the functions of the で コ nuclear コ ド ド <s:1> six <s:1> シグ <e:1> factors <e:1> を and know るために the following <s:1> analysis を lines った. 1. Nuclear コ ー ド の シ グ マ factor の つ, SIG2 の - different strains を い, こ れ ま で に SIG2 へ の dependency の know ら れ て い る trnE プ ロ モ ー タ ー, お よ び psbD の composite プ ロ モ ー タ ー field に つ い て, planning to write の start with fixed line を っ た. そ の results, trnE プ ロ モ ー タ ー お よ び psbD upper の - 256 プ ロ モ ー タ ー が SIG2 に dependent し て planning write さ れ る こ と を determine し た. Youdaoplaceholder0 れら れら the terminal of the cue RNA が and RNAプロセシ <s:1> グでなく転 write the starting point である とを とを to indicate た た. こ れ ら は コ ン セ ン サ ス type の - 10 with column を hold っ プ ロ モ ー タ ー で あ っ た. 2. SIG2 に dependent し て planning write さ れ る chromatophore heritage 伝 son を snare に parsing す る た め に, シ ロ イ ヌ ナ ズ ナ chromatophore の full て の survived 伝 protein sequence を カ バ ー す る DNA マ イ ク ロ ア レ イ を build し た. こ れ を with い た parsing の results, wild strains よ り も product planning write の reduce し て い る posthumous son 伝 は psaJ の み で あ り, こ の reduce は ノ ザ ン parsing や Sl マ ッ ピ ン グ に よ っ て も confirm さ れ た. NEP に dependent し て planning write さ れ る heritage 伝 subgroup が, sig2 - different strains で through turning 発 now し て い る こ と も.at し, sig2 に dependent し た NEP の suppress strong institutions が く in stopping さ れ た. 3. ス ト レ ス に dependent し た heritage 伝 し 発 now suppression を adjustable べ る た め, ス ト レ ス conditions に お け る six の シ グ マ factor heritage 伝 son の 発 now を parsing し た. そ の results, SIG5 の posthumous son 伝 発 is の み が, bright light, low temperature, high penetration 圧, strong salt で く induced さ れ る こ と を see い だ し た. そ し て, SIG5 の 発 は, 従 さ induced by は cyan light で れ る プ ロ モ ー タ ー と し て know ら れ て き た psbD - BLRP プ ロ モ ー タ ー の 発 now と consistent す る こ と が.at し た. That is, ち, BLRP <s:1> cyan light みならず, and 々なストレスでSIG5に depend on する て to occur する. SIG5 owe loss を strains with い た parsing に よ り, SIG5 と BLRP の masato, そ し て SIG5 の ス ト レ ス patience へ の masato and が shown さ れ た.

项目成果

田中 寛: "葉緑体の転写調節系、葉緑体分化を支える転写カスケード"蛋白質核酸酵素. 48. 2161-2167 (2003)

Hiroshi Tanaka：“叶绿体转录调控系统，支持叶绿体分化的转录级联”蛋白质核酸酶。 48. 2161-2167 (2003)

Akitomo Nagashima: "Microarray analysis of plastid gene expression in an Arabidopsis mutant deficient in a plastid transcription factor sigma, SIG2"Biosci.Biotechnol.Biochem.. 68. 694-704 (2004)

Akitomo Nagashima：“质体转录因子 Sigma、SIG2 缺陷的拟南芥突变体中质体基因表达的微阵列分析”Biosci.Biotechnol.Biochem.. 68. 694-704 (2004)

Sousuke Imamura, Satoshi Yoshihara, Serina Nakano, Noriko Shiozaki, Akiko Yamada, Kan Tanaka, Hideo Takahashi, Munehiko Asayama, Makoto Shirai: "Punfication Characterization, and Gene Expression of all sigma factors of RNA polymerase in a Cyanobacterium"J

Sousuke Imamura、Satoshi Yoshihara、Serina Nakano、Noriko Shiozaki、Akiko Yamada、Kan Tanaka、Hideo Takahashi、Munehiko Asayama、Makoto Shirai：“蓝藻中 RNA 聚合酶所有 Sigma 因子的标点特征和基因表达”J

Mitsumasa Hanaoka: "Molecular genetic analysis of chloroplast gene promoters dependent on SIG2, a nucleus-encoded sigma factor for the plastid-encoded RNA polymerase, in Arabidopsis thaliana"Nucleic Acids Res.. 31. 7090-7098 (2003)

Mitsumasa Hanaoka：“拟南芥叶绿体基因启动子依赖于 SIG2 的分子遗传学分析，SIG2 是质体编码 RNA 聚合酶的核编码 σ 因子”，《核酸研究》31. 7090-7098 (2003)

Akitomo Nagashima: "The Multiple-Stress Responsive Plastid Sigma Factor, SIG5, Directs Activation of the psbD Blue Light-Responsive Promoter (BLRP) in Arabidopsis thaliana"Plant Cell Physiol.. (印刷中). (2004)

Akitomo Nagashima：“多重应激反应质体 Sigma 因子，SIG5，指导拟南芥中 psbD 蓝光反应启动子 (BLRP) 的激活”植物细胞生理学 (2004 年出版)。