ラン藻oxyR遺伝子のクローニングと解析

蓝藻oxyR基因的克隆与分析

基本信息

批准号：
07251206
负责人：
丑丸敬史
金额：
$ 1.02万
依托单位：
Shizuoka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07251206/
关键词：
ラン藻活性酸素 oxyR katG 光合成

项目摘要

大腸菌では過酸化水素によりカタラーゼ遺伝子katGを含む数種類の遺伝子が誘導され、これには転写調節因子OxyRタンパク質が関与している。OxyRは分子内にDNA結合ドメインと酸化還元センサードメインを兼ね備えている。OxyRの199番目のCys周辺のアミノ酸を置換した大腸菌変異株では、OxyRが酸化型に固定されて構成的にカタラーゼ等を高発現し、この株が酸化ストレスに対して抵抗性を増すことが報告されている。他の原核生物でもoxyR相同遺伝子が報告されている。しかしながら植物ではこれに類する系は未だ知られていない。植物は活性酸素分子種により光障害を受けるが、このような制御因子の遺伝子操作を行うことで、活性酸素に対する防御遺伝子群の総合的な発現増加をもたらし光障害を受けにくくすることが可能と考えられる。本研究では、植物からoxyRに相当する遺伝子をクローニングし、その機能を解析することを目標とした。そのための第一歩として、転写制御される側であるカタラーゼ遺伝子をラン藻からクローニングすることを試みた。まず、原核生物katGの塩基配列を元にしてmix primerを合成し、PCR法によりラン藻Synechocystis PCC6803およびSynechococcus PCC7942よりkatG相同遺伝子断片をクローニングした。更にSynechocystis PCC6803においては、この遺伝子断片を用いてゲノミックDNAライブラリーより5′上流の非翻訳領域を含んだ完全長のラン藻katG遺伝子をスクリーニングした。この遺伝子の全塩基配列を決定した結果、ラン藻katGタンパク質は729個のアミノ酸からなり、全体に渡り他の原核生物katGと高い相同性をもつことが明らかになった。今後は、このラン藻katG遺伝子における過酸化水素等の活性酸素による転写調節様式とその機構を調べていくことを予定している。

在大肠杆菌中，过氧化氢诱导了几种基因，包括过氧化氢酶基因KATG，其中涉及转录调节因子氧蛋白。 Oxyr具有分子内的DNA结合结构域和一个氧化还原传感器结构域。据报道，在大肠杆菌突变菌株中，在Oxyr的第199位Cys周围的氨基酸以氧化形式固定并组成型表达过氧化氢酶等，并且这种菌株会增加对氧化应激的抵抗力。氧气同源基因也已在其他原核生物中报道。但是，在植物中没有类似的系统。由于活性氧分子物种，植物受到光毒的影响，并且通过对这种调节因素进行遗传操纵，人们认为，防御反应氧的总体表达可以增加，从而减少受光摄影的可能性。在这项研究中，目标是克隆与植物相对应的基因并分析其功能。作为该末端的第一步，我们试图从蓝细菌中克隆过氧化氢酶基因，即转录调节的一侧。首先，基于原核生物Katg的碱基序列合成混合底漆，然后将Katg同源基因片段从蓝细菌PCC6803和Syechechoccus pcc7942中克隆。此外，在Synechocystis PCC6803中，该基因片段用于筛选含有基因组DNA库上游的未翻译区域5'的全长蓝细菌基因。确定了该基因的整个核苷酸序列，并揭示了Cyanobacterium katg蛋白由729个氨基酸组成，并且与其他原核生物KATG高度同源。将来，我们计划通过活性氧（例如过氧化氢及其机制）研究蓝藻基因的转录调节模式和机制。