植物の光合成遺伝子システムに特有なコアプロモーター構成の起源と役割

植物光合基因系统特有的核心启动子结构的起源和作用

• 批准号: 15013222
• 负责人: 小保方 潤一
• 金额: $ 3.84万
• 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: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15013222/
• 关键词: 光合成遺伝子; 葉緑体ゲノム; DNA転移; プロモーター; プロモーター新生; 進化; TATAボックス

植物の核遺伝子の多くはコアプロモーターの成分としてTATAボックネをもつっいるが、光合成遺伝子群にはTATAボックスがあまりみられない。光合成核遺伝子の大部分は、もともと葉緑体ゲノムにコードされていたものが進化の過程で核ゲノムに転移し、そこで新たに真核型のプロモーターを獲得したものである。本研究では、光合成遺伝子群が特有なコアプロモーター構成をもつ理由を、その起源と役割の二つの側面から検討する。本年度は、(1)葉緑体ゲノムから核への光合成遺伝子の転移機構、(2)核ゲノム中でのプロモーター獲得過程、の2点を中心に研究を進めた。主な成果は以下のとおりである。(1)イネのゲノム塩基配列がほぼ解明されたので、その情報を利用して、核ゲノム中に含まれている葉緑体ゲノムに相同なDNA断片を網羅的に解析した。その結果、(a)葉緑体ゲノムは核ゲノムに頻繁に取り込まれ、(b)核ゲノム中で急速に断片化されるとともに激しくシャフリングされ、さらに(c)数十万年の半減期で「急速に」核から排出されている事が強く示唆された。これらの新知見は、核とオルガネラのゲノムはそれぞれ孤立した存在ではなく、それらの間には定常的なDNAの流れ(フラックス)があることを示している。(2)核に転入した葉緑体遺伝子が核ゲノム中で新規のプロモーターを獲得する確率はどのくらいあるのだろうか?この疑問を解くため、プロモーターを持たない構造遺伝子をシロイヌナズナの核ゲノムにランダム挿入し、プロモーター獲得がどのような頻度で生じるかを網羅的に解析した。その結果、染色体DNA上では極めて高い頻度で「プロモーター新生(=全く転写単位がなかったところに突然プロモーターが出現すること)」が生じることを見いだした。このような新生プロモーターはTATAボックスやイニシエーターなどのコアプロモーター因子をランダムに含むことがわかった。

The composition of plant nuclear DNA and photosynthetic DNA is different. Most of the photosynthetic nuclear DNA fragments were obtained from chloroplasts. In this study, we discuss the reasons, origins and bottom surfaces of photosynthetic genetic subgroups. This year, two central researches were carried out on (1) the mechanism of chloroplast photosynthesis,(2) the process of chloroplast photosynthesis, and (3) the mechanism of chloroplast photosynthesis. The main result is the following. (1)The DNA fragments were analyzed by DNA sequencing and DNA sequencing. As a result,(a) chloroplasts must be removed frequently from the nucleus,(b) rapid fragmentation of the nucleus, and (c) rapid removal of the nucleus in the half-life of hundreds of thousands of years. The new knowledge of DNA is that it exists in isolation and is constantly flowing. (2)The chloroplast gene of the nucleus is inserted into the nucleus, and the new gene is inserted into the nucleus. This problem is solved by analyzing the frequency of occurrence of the structural component. As a result, the chromosome DNA is extremely high in frequency, and the new generation occurs suddenly. This is the first time I've ever seen a child.

项目成果

Miyamoto, T., J Obokata, M Sugiura: "A site-specific factor interacts directly and sequence specifically with its cognate RNA editing site in chloroplast transcripts."Proc Natl Acad Sci USA. 101. 48-52 (2004)

Miyamoto, T.、J Obokata、M Sugiura：“位点特异性因子与叶绿体转录本中的同源 RNA 编辑位点直接相互作用并特异性测序。”Proc Natl Acad Sci USA。

Sasaki, T., Y.Yukawa, T.Miyamoto, J.Obokata, M.Sugiura: "Identification of RNA editing sites in chloroplast transcripts from the maternal and paternal progenitors of tobacco (Nicotiana tabacum) : comparative analysis shows the involvement of distinct tran

Sasaki, T., Y.Yukawa, T.Miyamoto, J.Obokata, M.Sugiura：“鉴定烟草（Nicotiana tabacum）母本和父本祖先叶绿体转录本中的 RNA 编辑位点：比较分析表明不同

Nakamura, T., Y.Furuhashi, K.Hasegawa, H.Hashimoto, K.Watanabe, J Obokata, M.Sugita, M Sugiura: "Array-based analysis on tobacco plastid transcripts : preparation of a genomic microarray containing all genes and intergenic regions."Plant Cell Physiol. 44.

Nakamura, T., Y.Furuhashi, K.Hasekawa, H.Hashimoto, K.Watanabe, J Obokata, M.Sugita, M Sugiura：“基于阵列的烟草质体转录物分析：制备包含所有基因和

Hasegawa, K., Yukawa, Y., Obokata, J., M Sugiura: "The tRNALeu-like sequence within the promoter of an Arabidopsis clock-regulated gene is functional : efficient transcription by an RNA polymerase-III dependent in vitro transcription system."Gene. 307. 13

Hasekawa, K.、Yukawa, Y.、Obokata, J.、M Sugiura：“拟南芥时钟调节基因启动子内的 tRNALeu 样序列具有功能性：通过依赖 RNA 聚合酶 III 的体外转录系统进行有效转录

Nagao, I., J.Obokata: "Poly (U) motif in the 5?c untranslated region enhances the translational efficiency of the b-glucuronidase mRNA in transgenic tobacco."Plant Science. 165. 621-626 (2003)

Nagao, I., J.Obokata：“5αc 非翻译区中的聚 (U) 基序增强了转基因烟草中 β-葡萄糖醛酸酶 mRNA 的翻译效率。”《植物科学》。