植物遺伝子発現の作用スペクトルに関する研究

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光は光合成や色素合成などに関与する遺伝子の発現を制御している。この仕組みを明らかにするため、我々は、エンドウ黄化実生を用い光合成に関与する遺伝子について、発現の作用スペクトルを測定してきた。その結果赤色光だけではなく、緑、紫色光もmRNA量を増加させること、葉緑体遺伝子も光応答することを確認した。本研究では、上記の成果を踏まえ、1.光量を変え赤色光の効果を経時的に測定し、その遺伝子間の差を調べること、2.葉緑体遺伝子の光応答に関与する調節遺伝子を探すことを目的とした。1.赤色光光量のmRNA量に及ぼす影響赤色光照射後各mRNAは光量に応じ増加したが、増加曲線は遺伝子により少し異なった。葉緑体ゲノムの遺伝子のタイムコ-スはよく似ていたが、核ゲノムの遺伝子は必ずしも似ていなかった。4種類の遺伝子はVery Low Fluence域(10^<-1>-1〜10^<-3>μmol m^<-2>)でも増加した。Cabは2段階で増加するタイムコ-スを示し光量依存性が他と少し異なった。2.葉緑体遺伝子の光応答に関する遺伝子の探索約20種類のDNA断片を用い、特殊なmRNA量の変動を示すDNAを探したところ、petAオペロンがこれに該当した。エンドウpetAオペロンにzinc finger motifを持つ遺伝子があった。zinc finger motifを持つ蛋白質は一般にDNAに結合し転写因子として機能しているものが多いので、この未知遺伝子をzfpAと命名し、転写因子の候補と考えた。zfpAをE.coliで発現させ、蛋白質を精製し、ポリクロナ-ル抗体を得た。抗体を用い、エンドウ葉緑体抽出液にzfp A蛋白質が存在することを確認した。zfpAの転写産物は、光照射により少し増加し、蛋白質合成を阻害した状態でも増加し、primaryに応答した。