光による葉緑体遺伝子の転写制御機構

本研究では、葉緑体psbD/C遺伝子クラスターに存在する光応答プロモーター(D/C-3プロモーター)を対象に、核ゲノムによるその活性制御機構を分子レベルで解明することを目的として研究を進め、核コードの転写因子の精製を行いその実体がDNA結合タンパク質であることを明らかにすると同時に、この光応答プロモーターの成熟葉緑体における光応答性について検討した。1.〔D/C-3プロモーターの光応答性の検討〕 成熟葉緑体中でのD/C-3プロモーターの光応答性を、他の葉緑体プロモーター(psbA、D/C-4プロモーター)と比較した結果、D/C-3プロモーターは可逆的に光照射で活性化され、暗所で不活性化されることがわった。D/C-3プロモーターからの転写産物がコードするD2、CP43蛋白質のターンオーバーもD1蛋白質と同様に光強度に依存して加速されることから、D/C-3プロモーターの光応答活性化が、これらの蛋白質の光依存的なターンオーバーの制御と関係している可能性が考えられる。2.〔転写因子の精製と解析〕 成熟葉緑体の排出物を疎水カラムクロマトグラフィーにより分画し、D/C-3プロモーターを特異的に活性化する画分を得た。ゲルシフト実験から、この画分には、D/C-3プロモーター領域(-153〜+6)にシーケンス特異的に結合するDNA結合タンパク質が存在する事がわかった。また。、D/C-3プロモーターの5'領域を順次欠失させたテンプレートを用いてin vitro転写実験を行った結果、その活性には一般的な原核生物タイプのプロモーター領域(-35、-10領域)に加えて、転写開始点の70bp以上上流の配列は必要であることもわかった。従って、D/C-3プロモーターに特有な上流域の配列が光応答転写に関わっていて、この領域に転写因子が結合することで転写を特異的に活性化していると考えられる。

本研究では、葉緑体psbD/C遺伝子クラスターに存在する光応答プロモーター(D/C-3プロモーター)を対象に、核ゲノムによるその活性制御機構を分子レベルで解明することを目的として研究を進め、核コードの転写因子の精製を行いその実体がDNA結合タンパク質であることを明らかにすると同時に、この光応答プロモーターの成熟葉緑体における光応答性について検討した。1.〔D/C-3プロモーターの光応答性の検討〕 成熟葉緑体中でのD/C-3プロモーターの光応答性を、他の葉緑体プロモーター(psbA、D/C-4プロモーター)と比較した結果、D/C-3プロモーターは可逆的に光照射で活性化され、暗所で不活性化されることがわった。D/C-3プロモーターからの転写産物がコードするD2、CP43蛋白質のターンオーバーもD1蛋白質と同様に光強度に依存して加速されることから、D/C-3プロモーターの光応答活性化が、これらの蛋白質の光依存的なターンオーバーの制御と関係している可能性が考えられる。2.〔転写因子の精製と解析〕 成熟葉緑体の排出物を疎水カラムクロマトグラフィーにより分画し、D/C-3プロモーターを特異的に活性化する画分を得た。ゲルシフト実験から、この画分には、D/C-3プロモーター領域(-153〜+6)にシーケンス特異的に結合するDNA結合タンパク質が存在する事がわかった。また。、D/C-3プロモーターの5'領域を順次欠失させたテンプレートを用いてin vitro転写実験を行った結果、その活性には一般的な原核生物タイプのプロモーター領域(-35、-10領域)に加えて、転写開始点の70bp以上上流の配列は必要であることもわかった。従って、D/C-3プロモーターに特有な上流域の配列が光応答転写に関わっていて、この領域に転写因子が結合することで転写を特異的に活性化していると考えられる。