細胞壁構築と形態形成

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植物細胞壁は、その構築を通して個体の形態形成に様々な影響を及ぼしている。細胞壁はセルロース微繊維をキシログルカンが架橋した超高分子ネットワークからなる。架橋分子キシログルカンの構造変化は構築過程で重要な役割を果たすと考えられているが、その詳細は明らかではない。私たちは細胞壁構築の制御機構を解明するため、(1)キシログルカンの繋ぎ換えを触媒するエンド型キシログルカン転位酵素(EXT)をコードする遺伝子(EXGT)のクローニングと構造解析、(2)キシログルカン代謝に関わるEXTホモログのcDNA探索を行い、下記の成果を得たので報告する。まず、EXGT遺伝子の発現調節機構を解析するために、シロイヌナズナのEXGT遺伝子のクローニングと塩基配列の解読を行った。その結果、EXGT遺伝子のコード領域は3つのイントロンで分断されていることが明らかとなった。また、TATA配列の上流100bp付近にイネ科植物のアミラーゼ遺伝子で見つかったジベレリン応答配列(GARE)の類似配列が存在することが明らかとなった。近年、EXTによく似たタンパク質やそれをコードする遺伝子の存在が報告され、これらが1つのファミリーを構成することが明らかとなってきた。そこで細胞壁中で起きているキシログルカン代謝の全容を解明するため、EXTホモログのcDNAクローニングを進め、アズキEXTのアイソザイムcDNA(EXT2:アズキEXTとの相同性:DNAレベル,75%;アミノ酸レベル,86%)の単離に成功した。さらに、EXT2-mRNAの器官別の存在量を調べると、オリジナルのEXT(EXT1)-mRNAのパターンと異なり、根における存在量が多いことが明らかとなった。以上の結果はアズキ植物がEXTのアイソザイムを複数持ち合わせて、それらを器官別に使い分けていることを示しているのかも知れない。