相同組み換えによる遺伝子破壊を利用したホウライシダフィトクロムの機能解析

利用同源重组基因破坏对菠菜光敏色素进行功能分析

• 批准号: 00J07446
• 负责人: 河合 博子
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Tokyo Metropolitan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-00J07446/
• 关键词: フィトクロム; 光受容体; フォトトロピン; シダ; 突然変異体; 光屈性; 葉緑体定位運動; 遺伝子導入

本研究課題は、ホウライシダに存在する少なくとも3つのフィトクロムのうち、特異な構造を持つフィトクロム3(phy3)の機能解析を目的として行われた。Phy3は、N末端側に赤色光・遠赤色光受容体であるフィトクロムの発色団結合領域をもち、C末端側に高等植物における青色光依存の光屈性・葉緑体光定位運動・気孔開口の青色光受容体であるフォトトロピンの構造を持つキメラ光受容体である。本研究課題の当初の戦略であったホウライシダにおける相同組み換えによる遺伝子破壊系は未だ開発できていないが、突然変異体解析と一過的発現による表現型回復実験系を用いることによって、phy3が赤色光による光屈性と葉緑体光定位運動に機能していることを昨年度までに示した。さらに本年度は、ホウライシダ胞子体がphy3を持つことによって弱い光に対する感受性を増すことを示し、昨年度までの成果と併せて、英国の科学雑誌ネイチャーに掲載された。この成果は、新聞各紙にも取り上げられるなど、社会的にも大きな関心を集めた。さらに現在、phy3による光受容とその後の信号伝達機構に関する情報を得ること目的として、点突然変異を導入したphy3とGFPの融合蛋白質をphy3欠損突然変異株の前葉体細胞で一過的に発現させ、赤色光依存の葉緑体定位運動が回復するか否かを解析している。現時点において、phy3のC末端側に存在するSer/Thrプロテインキナーゼ領域中のキナーゼ活性に必須であるアミノ酸の置換は、突然変異体の表現型を相補できないことが明らかになったため、phy3の光受容を起点とした信号伝達系にはphy3によるリン酸化反応が関与していることが推察される。

该研究主题是为了分析植物色素3（PHY3）的功能分析，该分析具有独特的结构，其中至少三种硼牛中存在的植物色素。 phy3是一种嵌合感光体，具有植物色素的发色团结合区域，一种红色的灯光光蛋白受体，在N末端，以及一种光致蛋白结构，一种蓝色光依赖的光致蛋白，蓝色光依赖光的光植物，是蓝色光植物，蓝色光依赖蓝色的光，是蓝色的蓝色，蓝色的光依赖型蓝色，蓝色的光依赖型蓝色依赖性蓝色，蓝色光依赖型蓝色依赖性蓝色。光蛋白和气孔开口。尽管该研究主题的最初策略尚未开发，但由Horiferns中的同源重组引起的基因破坏系统已被用来使用短暂性表达来开发突变分析和表型恢复实验系统，截至去年，截至去年，PHY3在重做光和氯磷光球摄影光的光量引起的光疗法中起作用。此外，今年，它表明，孢子的孢子中的phy3对弱光提高了敏感性，并且随着去年的结果，它在英国科学杂志《自然》中也出现了。这项成就引起了社会的极大关注，因为它在各种报纸中都引起了人们的关注。此外，为了获得PHY3和随后的信号传导机制的光感受的信息，我们目前正在分析Phy3和GFP之间与点突变引入的融合蛋白是否在Phy3缺乏的PHY3缺陷型突变株的前体细胞中暂时表达，是否依赖于红色的光依赖性氯替代型。在这一点上，已经揭示了对存在于Phy3的C末端的Ser/Thr蛋白激酶区域中激酶活性所必需的氨基酸的代替，无法补充突变体的表型，并且可以推断，Phy3磷酸化与Phy3的信号系统有关。

项目成果

Kawai, H. et al.: "Responses of ferns to red light are mediated by an unconventional photoreceptor"Nature. 421. 287-290 (2003)

Kawai, H. 等人：“蕨类植物对红光的反应是由非常规光感受器介导的”《自然》。

川合 博子: "ホウライシダフィトクロムphy3の機能解析"東京都立大学理学研究科 生物学年報 2001. 21-22 (2002)

河合弘子：《光敏色素phy3的功能分析》东京都立大学研究生院理学研究科生物学年度报告2001. 21-22 (2002)