高等植物における硝酸シグナルの伝達と応答の分子機構の解析

今年度は、NREに結合するとして単離したNBPタンパク質のin vivoでの解析を行った。まず、一過的発現系を用いたアッセイにより、NBPはNREに特異的に結合して転写を活性化する能力を持つことを示した。次に転写活性化能を強化したNBPを過剰発現する形質転換体を作出して硝酸誘導性遺伝子の発現を調べたところ、それらの発現レベルが上昇していた。これらのことから、NBPが植物体においてNREに結合して硝酸誘導性遺伝子の転写活性化を行うことが示された。次に、NBPの機能欠損の影響を調べるために、キメラリプレッサー型NBPを構築した。その形質転換体では生長が強く抑制され、硝酸応答性遺伝子の発現量が低下しており、窒素飢餓の際に誘導される遺伝子の発現が上昇していた。以上から、NBPの機能を抑制することで硝酸応答が抑制された結果、窒素飢餓状態になり、生長に影響が出たと考えられた。また、キメラリプレッサー型NBPによって発現が抑制される遺伝子にはアンモニア同化に関わる主要な酵素の遺伝子も含まれており、硝酸シグナルが窒素同化全体を制御していることが示唆された。最後に、硝酸シグナルを受ける領域の決定を行った。NBPのN末端側の機能未知領域をバクテリアのDNA結合タンパク質LexAに融合させた合成転写因子を作成し、これを構成的に発現する形質転換体を作出した。この形質転換体において、硝酸存在下でのみ転写活性化が見られたことから、N末端側の機能未知領域が硝酸応答を制御していることが明らかとなった。以上のことから、NBPが硝酸により転写後修飾を受けて活性化され硝酸誘導性遺伝子の発現を引き起こす因子であること、その機能は植物の生長に重要であることが示された。

今年度は、NREに結合するとして単離したNBPタンパク質のin vivoでの解析を行った。まず、一過的発現系を用いたアッセイにより、NBPはNREに特異的に結合して転写を活性化する能力を持つことを示した。次に転写活性化能を強化したNBPを過剰発現する形質転換体を作出して硝酸誘導性遺伝子の発現を調べたところ、それらの発現レベルが上昇していた。これらのことから、NBPが植物体においてNREに結合して硝酸誘導性遺伝子の転写活性化を行うことが示された。次に、NBPの機能欠損の影響を調べるために、キメラリプレッサー型NBPを構築した。その形質転換体では生長が強く抑制され、硝酸応答性遺伝子の発現量が低下しており、窒素飢餓の際に誘導される遺伝子の発現が上昇していた。以上から、NBPの機能を抑制することで硝酸応答が抑制された結果、窒素飢餓状態になり、生長に影響が出たと考えられた。また、キメラリプレッサー型NBPによって発現が抑制される遺伝子にはアンモニア同化に関わる主要な酵素の遺伝子も含まれており、硝酸シグナルが窒素同化全体を制御していることが示唆された。最後に、硝酸シグナルを受ける領域の決定を行った。NBPのN末端側の機能未知領域をバクテリアのDNA結合タンパク質LexAに融合させた合成転写因子を作成し、これを構成的に発現する形質転換体を作出した。この形質転換体において、硝酸存在下でのみ転写活性化が見られたことから、N末端側の機能未知領域が硝酸応答を制御していることが明らかとなった。以上のことから、NBPが硝酸により転写後修飾を受けて活性化され硝酸誘導性遺伝子の発現を引き起こす因子であること、その機能は植物の生長に重要であることが示された。