エチレン作用機構の分子生物学的研究

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エチレンは植物ホルモンとして、多様な植物生理現象を調節する。本研究ではエチレンの作用機構を分子レベルで解明するため、蛋白質合成の誘導および抑制に対する機構を追究した。1.蛋白質合成誘導の研究:明所で生育させたアズキ幼植物の第1葉を10ppmエチレンで処理すると3種の異なった蛋白質(AZ-1、2、3)が合成され、組織内に蓄積することを見い出した。エチレン処理葉の可溶性蛋白質を硫安分別塩析の後、各種のクロマトグラフィーを組み合わせて3種の蛋白質を精製し、同定するとともにAZ-1、2の抗体を作成した。AZ-1は27kDaで、高いキチナーゼ活性を示した。そのアミノ末端45残基のアミノ酸配列を決定したが、インゲン、タバコのキチナーゼとはまったく違い、新しい分子種のキチナーゼと同定した。AZ-2は43kDaの約8%の糖を含む糖蛋白質で細胞外へ分泌される。ヒドロキシプロリンを含まず、エクステンシン、β-1、3-グルカナーゼとは違う蛋白質であった。AZ-3は20kDaでタバコPR蛋白質抗体と交叉反応を示したのでPR蛋白質の一種と同定した。エチレン処理葉から経時的に抽出したRNAを用い無細胞翻訳系でmRNAの変化を追跡した結果、AZ-1mRNAは速やかに増加し、24時間で最大に達した後、徐々に減少したが、AZ-2、3mRNAは72時間まで徐々に増加し、異なった発現制御が働いている可能性が示された。AZ-1、2、3のcDNAをクローン化しつつある。2.蛋白質合成制御の研究:エチレン生合成の律速酵素であるアミノシクロプロパンカルボン酸合成酵素はオーキシン、傷害など異なった刺激で誘導されるが、エチレンは本酵素遺伝子の発現を負帰還的に抑制することを無細胞翻訳系の利用とcDNAをプローブとしたmRNA検出法で証明した。