Kai時計遺伝子の分子遺伝学的解析による概日振動の発生機構の解明

通过Kai时钟基因的分子遗传学分析阐明昼夜节律振荡的产生机制

• 批准号: 11233203
• 负责人: 近藤 孝男
• 金额: $ 30.78万
• 依托单位: Nagoya 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: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11233203/
• 关键词: シアノバクテリア; 概日時計; kai時計遺伝子; ネガティブフィードバック; 蛋白質相互作用; ATP; GTP結合能; 時計蛋白のリン酸化; センサーキナーゼ; ki時計遺伝子

シアノバクテリアの概日振動は時計蛋白質KaiCによるkaiBCプロモーターのフィードバック制御を骨格として発生していると考えられている(Ishiura et al. 1998)。この様式は真核生物の時計モデルと共通であるが、これまでのところ、真核生物の様に時計遺伝子の上流領域に対するKaiCの特異的な制御は確認されていない。そこで、シアノバクテリアの概日システムの特徴を裏付けている機構を探るべく、解析を行ない、以下の結果を得た。1)KaiCの過剰発現はkaiBCプロモーターのみならずすべてのプロモーターのリズム成分だけを選択的に抑制する。2)kaiBC欠損株において、大腸菌由来のプロモーターによりkaiCBを発現させた場合でも、発現レベルを調整すると、ほぼ完全な概日振動を回復することが出来た。従って、シアノバクテリアではKaiCは遺伝子発現の包括的制御を行っており、細胞の遺伝子発現を包括的に制御するとともに、概日振動の発生を実現していると考えられる。これを裏付けるためシアノバクテリアのKaiC蛋白質の細胞内の時計蛋白質の分布を調べ、KaiC蛋白質は膜画分と核様体に多く存在することを明らかにし,さらにKaiCのDNA結合能についても詳細な生化学データが蓄積しつつある。

The expression of kaiBC in the protein KaiC was determined by the method of quantitative analysis (Ishiura et al. 1998). The expression is similar to that of eukaryotic chronology, but the expression is similar to that of eukaryotic chronology, and the expression is similar to that of eukaryotic chronology. The following results are obtained from the analysis of the characteristics of the system. 1)KaiC's over-expression is kaiBC's over-expression of kaiBC's over-expression of kaiBC. 2)kaiBC defective strain, coliform origin, recovery, recovery. In addition, the control of cell gene expression, including the control of cell gene expression, and the generation of general vibration are also examined. KaiC protein is regulated in cellular time-dependent protein distribution, KaiC protein membrane fractionation, and nuclear protein abundance. KaiC DNA binding energy is regulated in biochemical detail.

项目成果

Iwasaki H: "AKaiC-interacting sensory histidine kinase, SasA, necessary to sustain robust circadian oscillation in cyanobacteria"Cell. 101. 223-233 (2000)

Iwasaki H：“AKaiC 相互作用的感觉组氨酸激酶，SasA，是维持蓝藻中强大的昼夜节律振荡所必需的”细胞。

北山陽子: "KaiB functions as an attenuator of KaiC phosphorylation in the cyanobacterial clock system"EMBO Journal. (印刷中). (2003)

Yoko Kitayama：“KaiB 在蓝细菌时钟系统中充当 KaiC 磷酸化的衰减器”EMBO 杂志（2003 年）。

Kondo, T.: "The circadian clocks of plants and cyanobacteria"Trends Plant Sci.. 4. 171-176 (1999)

Kondo, T.：“植物和蓝细菌的生物钟”Trends Plant Sci.. 4. 171-176 (1999)

谷口靖人: "Two KaiA-binding domains of cyanobacterial circadian clock protein KaiC"FEBS Lett.. 496. 86-90 (2001)

Yasuto Taniguchi：“蓝藻生物钟蛋白 KaiC 的两个 KaiA 结合域” FEBS Lett.. 496. 86-90 (2001)

景山伯春: "Circadian formation of clock protein complexes by KaiA, KaiB, KaiC and SasA in cyanobacteria"J. Biol. Chem.. 278. 2388-2395 (2003)

Hakuharu Kageyama：“蓝藻中 KaiA、KaiB、KaiC 和 SasA 的时钟蛋白复合物的昼夜节律形成”J. Biol. 278. 2388-2395 (2003)