葉の形態形成における遺伝子発現制御ダイナミクス

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Athb1はアラビドプシスのホメオドメイン蛋白質に属する転写因子である。これまでの研究により、構成的に強い転写促進能を有する改変Athb1(Athb1-VP16)を発現する形質転換タバコ株では、1)葉の柵状組織の形成が阻害される、2)暗所で発芽させた場合にも葉の展開が起こるなど、葉に特異的な形態的変化が観察されている。このAthb1-VP16にヒトのグルココルチコイドレセプター(GR)のレセプタードメインをつないだ改変転写因子(Athb1-VP16-GR)を形質転換タバコ内で発現させることによって、上記の形態的変化がグルココルチコイドの投与によって誘導される系(GR誘導系)が開発された。このGR誘導系を利用し、まず上記の形態的変化の人為的な誘導を植物形態形成上の様々な段階で行うことによって、それらが生じる原因が詳しく解析された。その結果、Athb1-DNA結合ドメインを持つ改変転写因子は葉のL2細胞の柵状組織細胞への分化を阻害することがわかった。つぎに、Athb1-DNA結合ドメインの標的遺伝子を同定するため、Athb1-VP16-GR遺伝子を導入したタバコ培養細胞BY-2株を確立した。この培養細胞を蛋白合成の阻害剤で処理した後、グルココルチコイド処理及び無処理のものに分けてmRNAが抽出された。GR誘導系においては蛋白質合成の阻害剤を併用することにより、Athb1-VP16-GRにより誘導された遺伝子産物がもたらす二次的な転写誘導を除外することができる。それぞれのmRNAを鋳型としてcDNAを合成し、それらをディファンシャル・ディスプレイ法を用いて比較した結果、グルココルチコイド処理した検体に特異的なcDNA断片が多数見出された。これらcDNAの塩基配列を決定し、Athb1-DNA結合ドメインの標的遺伝子を同定することは葉の形態形成に関わる遺伝子発現の制御を理解する上で有用であると期待される。