Gatewayテクノロジーを用いた藍色細菌のゲノムワイドな概日リズム発現解析

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藍色細菌の概日時計に制御されたゲノムワイドな発現制御機構の解明の道筋をつけるため、多数の遺伝子のプロモーター活性を系統的に解析する手法の開発及びその活用を本研究の目的としている。まず、藍色細菌では時計遺伝子kaiC発現制御に広範囲に関与することを示した(発表論文、PNAS 2004)。さらに、KaiBタンパク質立体構造(4量体)の多量体化の鍵になるアミノ酸残基の置換により概日リズム発現を大きく変化させることを明らかにした(発表論文、JBC2005)。藍色細菌の時計による発現制御機構の基礎的な知見を得たのに加えて、新たな発光レポーター系の開発として、発光波長の異なるルシフェラーゼレポーター遺伝子を藍色細菌に導入することにより、生きた細胞で同時に2つのプロモーター活性測定に成功した(発表論文、PCP2004)。200余りのORF(全ORFの一割弱)の上流域0.6-1kbpを<プロモーター領域>とみなしたそれぞれの発現発光レポーター株をGatewayシステムで作製し、それらの生物発光をモニターした。連続明条件下と明暗条件下での発光変化様式の詳細な比較を行った。その結果、発光概日リズムの振幅、位相、暗誘導性の違いで分類できることが分かった。また、異なる遺伝子座にあるにもかかわらず発光変化様式が酷似するものもみつかり、このレポーター解析系でプロモーター活性の分類が可能であることが強く示唆された。これらの成果により、本研究課題で行った実験系でゲノムワイドなプロモーター活性解析が効率よく行えることを明らかにした。