C4光合成に関与するPEPカルボキシラーゼ遺伝子の細胞タイプ特異的発現の分子機構

C4光合作用PEP羧化酶基因细胞类型特异性表达的分子机制

基本信息

批准号：
63622507
负责人：
泉井桂
金额：
$ 1.92万
依托单位：
Kyoto 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：
1988
资助国家：
日本
起止时间：
1988 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

C4植物であるトウモロコシのPEPカルボキシラーゼ(PEPC)遺伝子は少なくとも三つ存在し、各メンバーは、根、緑葉、黄化葉などで互いに異なった組織特異的な発現をしていると考えられている。とくに、C4光合成に関与するPEPC遺伝子は葉肉細胞において強く発現され、維管束鞘細胞では発現されないので両細胞の分化による発現制御を解析する上で良いモデル系といえる。本研究は各々のPEPC遺伝子のプロモーター領域を同定することを目的とする。本年度の研究成果を以下に記す。1.すでに得ている4種類の染色体DNAクローンのうち三つ(λM324、λM21、λM91)は、C4光合成のPEPCcDNAの5'-非翻訳領域とほぼ完全に一致する塩基配列をもち、かつ転写開始始点を含むことがわかった。2.上記の三つのクローンについて転写開始点の上流約1.2kbの塩基配列を決定した。その結果、λM324は他の二つとは全く異なっていたが、λM21とλM91は互いによく似ていることがわかった。詳細なサザン・ハイブリダイゼーション解析によって、λM324がC4光合成のPEPC遺伝子のプロモーター領域を含むクローンであることが明らかとなった。3.黄化葉および根からもmRNAを調整し、各々についてcDNAライブラリーを作成した。4.根のcDNAライブラリーから根において最も強く発現しているPEPC遺伝子の部分長cDNA(約900bp)をクローン化し、塩基配列を決定した。翻訳領域の塩基配列およびそれから導かれるアミノ酸配列はC4光合成のPEPCと約80%の相同性を示したが、3'-非翻訳領域では、全く相同性はなかった。後者のDNA断片はたがいにハイブルダイズせず、それぞれの遺伝子の特異的プローブとなり得ることがわかった。これらのプローブによって両遺伝子がそれぞれ1コピー存在することがわかった。

C4植物中的玉米中至少有三个PEP羧化酶（PEPC）基因，并且每个成员在组织特异性的方式中的表达方式不同，例如在根，绿叶和黄叶中。特别是，参与C4光合作用的PEPC基因在叶肉细胞中强烈表达，并且在血管鞘细胞中未表达，因此可以说是分析由两个细胞分化引起的表达控制的好模型。这项研究旨在鉴定每个PEPC基因的启动子区域。今年的研究结果如下所述。 1。在已经获得的四个染色体DNA克隆中，有三个（λM324，λM21，λM91）具有一个基本序列，几乎与C4光合作用PEPC cDNA的5'-非翻译区完全一致，并且被发现包含一个转录起点。 2。确定了上述三个克隆的转录起点上游约1.2 kb的核苷酸序列。结果表明，λM324与其他两个完全不同，但是λm21和λm91彼此非常相似。详细的南部杂交分析表明，λM324是一个克隆，它包含用于C4光合作用的PEPC基因的启动子区域。 3。也从黄叶和根中调节mRNA，并为每个cDNA库创建一个cDNA库。 4。从根cDNA文库中克隆了最强烈表达的PEPC基因的部分长度cDNA（约900 bp），并确定了碱基序列。在其C4光合作用中，从中得出的翻译区域和氨基酸序列的核苷酸序列与PEPC的同源性约80％，但在3'-非翻译区中根本没有同源性。发现后者的DNA片段在许多情况下不会引起he缩，并且可以是每个基因的特定探针。这些探针表明每个基因都有一个副本。