光合成生物における概日時計の周期決定機構の解析

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シロイヌナズナにおける概日時計の構成遺伝子には、Myb様転写因子をコードするCCA1/LHYと、疑似response regulatorをコードするPRR9/PRR7/PRR5が含まれる。これらの遺伝子群は互いに発現制御を受け、時間情報を生み出す。その時間情報は、光周性花芽誘導(季節感知応答の一種)や日周期的な胚軸伸長などの時計出力現象を制御する。本年度は上記遺伝子の網羅的な遺伝解析を行った。CCA1/LHYとPRR7/PRR5の遺伝的な関係は、概日時計の生み出す時間情報が、少なくとも二つの異なる経路を通って同一の出力現象に伝えられている可能性を示唆していた(発表論文1,3)。本研究の課題は、「光合成生物における周期決定機構の解析」であるが、その最終的なゴールはいまだ遠い。しかしながら、時計機構はそもそも高度な生命システムである。時計機構がどのようにして出力遺伝子を制御するかというイメージが具体的に捉えられたことは、少なくとも植物での時計機構そのものの性質を考える上で重要な知見となるだろう。また植物個体としての時計機構に関して、植物の時間情報は細胞間のコミュニケーションによって同調しあうこと、その同調は葉脈によって阻害されるということを発表した(発表論文2)。このコミュニケーションは、非線形解析(Stuart-Landau equations)によっても支持される。今後、個体全体の同調機構の重要性とその伝播を支える実体をつかむ事が期待される。シアノバクテリアの概日時計はKaiCのリン酸化/脱リン酸化サイクルによって生み出される。その機構はどの生物の時計より、シンプルに理解できる可能性が高い。私はこのサイクルの重要で興味深い性質の一つ、KaiC六量体内のモノマーKaiCの同調機能について、生化学的性質の決着をつけるため、タンデムKaiCの構築を行っている。