葉緑体遺伝子発現を制御する核因子群の同定と機能解析

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遺伝子発現を初めとする葉緑体機能の多くは,核にコードされた制御因子によってコントロールされている。本研究では,葉緑体にターゲットする新規遺伝子の中から重要な機能を持つ制御因子を選抜し,その分子機能を解明することで,葉緑体の機能分化や環境応答を制御する新しい分子機構を明らかにしていくことを目的とした。葉緑体分化および環境応答を制御する葉緑体シグマ因子の機能分担葉緑体の転写制御を理解する上で,バクテリア型RNAポリメラーゼのプロモーター認識因子であるシグマ因子の機能分担を明らかにすることは,最も重要な研究課題の一つである。シロイヌナズナには核にコードされた6種類のシグマ因子が存在する。本研究ではノックアウト変異体や過剰発現体の解析を総合的に進め,その機能分担の大枠を明らかにした。新規Ca^<2+>結合タンパク質CASと気孔運動制御細胞質Ca^<2+>シグナルの発生における葉緑体の役割はほとんど分かっていない。本研究では,葉緑体チラコイド膜に存在するCa^<2+>結合タンパク質CASが,細胞外Ca^<2+>濃度上昇が引き起こす細胞質Ca^<2+>濃度の一過的上昇と,それに引き続いて起こる気孔の閉鎖運動に必須のタンパク質であることを明らかにした。新規Ca^<2+>結合タンパク質CASと気孔運動制御細胞質Ca^<2+>シグナルの発生における葉緑体の役割はほとんど分かっていない。本研究では,葉緑体チラコイド膜に存在するCa^<2+>結合タンパク質CASが,細胞外Ca^<2+>濃度上昇が引き起こす細胞質Ca^<2+>濃度の一過的上昇と,それに引き続いて起こる気孔の閉鎖運動に必須のタンパク質であることを明らかにした。オルガネラGTP結合タンパク質Obg, Eraスーパーファミリー遺伝子の網羅的解析バクテリアや酵母で,リボソーム新生や,翻訳制御,RNAプロセシング,染色体の分離など様々な生物機能に関わる事が知られているObgおよびEra GTP結合タンパク質スーパーファミリーの遺伝子が,シロイヌナズナに17種存在する。その細胞内局在を網羅的に調べた。その多くが葉緑体およびミトコンドリアに局在する事を明らかにし,その進化について考察した。