光合成器官の形成と葉緑体機能の発現を制御する核遺伝子に関する研究

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光合成器官である葉の形成には、葉緑体の正常な分化と発達が必須である。葉緑体の発達と機能の発現を支配する遺伝子の多くは核ゲノムに存在するが、その分子的基盤に関する知見は少ない。本研究では、葉緑体の遺伝情報発現系に関わる蛋白質因子を分離しその機能を調べ、それらの核遺伝子の構造と葉の形成過程における発現様式を明らかにする。今年度、得られた成果は以下の通りである。1 当研究室で開発したタバコBY-2細胞核抽出液から調製したin vitro転写系を改良して、tRNA遺伝子の転写を調べた。その結果、tRNA遺伝子がRNAポリメラーゼIIIによって忠実に転写されること、及びtRNAの5'末端のプロセシング反応が効率よく起こることを明らかにした。2 葉緑体遺伝子の転写プロモーターにはコンセンサスタイプ(CT)と非コンセンサスタイプ(NC-II)のものがある。今回、ATP合成酵素遺伝子オペロンの中のatpI遺伝子の転写プロモーターにもNC-IIタイプのものがあることを初めて明らかにした。また、NC-IIプロモーターからの転写を行うBY-2細胞由来の原色素体のin vitroの転写系を確立したので、この系を用いてNC-IIプロモーターからの転写に関わる成分(RNAポリメラーゼや転写因子)を分離同定する目途がついた。3 タバコ葉緑体DNAに存在する保存ORFのうちycf1,ycf2,ycf5,ycf6の転写単位を決定した。ycf5とycf6の転写物が葉(葉緑体)に蓄積していたことから、光合成に関連した機能をもつことが予想された。一方、ycf1とycf2は葉緑体でも原色素体でも同程度の転写物が蓄積していたことから、光合成以外のプラスチド機能に働いていると予想された。