植物時計における自律振動の固有周期を規定する分子基盤の解明

生物時計の自律振動における固有周期は概日リズムの位相を昼夜の時間変化に同調させるために必須の役割を果たしている。植物の概日時計システムは転写制御因子をコードする中心振動体遺伝子による負のフィードバックループ回路を基盤とし、細胞内の多くの遺伝子発現にみられる概日リズムの生成を支えている。中心振動体タンパク質の半減期は、概日リズムの位相特性や固有周期を規定する上で重要な役割を果たしていると考えられる。シロイヌナズナの概日時計を構成する擬似レスポンスレギュレーター（Pseudo Response Regulator, PRR）ファミリーは明期から暗期にかけて、PRR9->PRR7->PRR5->PRR3->PRR1の順番にリズミカルに発現誘導されることが知られている。PRRファミリーはN末端に二成分制御系タンパク質に保存されている環境センサーからの情報をキャッチするレシーバー様のドメイン（Receiver Like Domain, RLD）とC末端に核移行と標的遺伝子のプロモーター結合を担うCCTドメインから成り立っているが、RLDはレシーバーとしての機能に必須のアスパラギン酸残基がグルタミン酸に置換されてしまっていてセンサーキナーゼからのリン酸基転移反応には関与できないのでPRRにおけるRLDの役割は不明であった。本研究ではRLDを欠損したPRR7を作製しこの変異型タンパク質の性質を解析したところ、分子間の二量体形成活性を失うとともに半減期が上昇することが明らかになった。現在、PRR7のRLDをシロイヌナズナにおいてレスポンスレギュレーターとして機能するARR1のレシーバードメインやエチレン受容体ETR1に保存されたレシーバードメイン、PRR7以外のPRRファミリーのRLDとの置換体を作製し、これらを用いてRLDが中心振動体機能に如何なる役割を担っているかを解析している。

生物時計の自律振動における固有周期は概日リズムの位相を昼夜の時間変化に同調させるために必須の役割を果たしている。植物の概日時計システムは転写制御因子をコードする中心振動体遺伝子による負のフィードバックループ回路を基盤とし、細胞内の多くの遺伝子発現にみられる概日リズムの生成を支えている。中心振動体タンパク質の半減期は、概日リズムの位相特性や固有周期を規定する上で重要な役割を果たしていると考えられる。シロイヌナズナの概日時計を構成する擬似レスポンスレギュレーター（Pseudo Response Regulator, PRR）ファミリーは明期から暗期にかけて、PRR9->PRR7->PRR5->PRR3->PRR1の順番にリズミカルに発現誘導されることが知られている。PRRファミリーはN末端に二成分制御系タンパク質に保存されている環境センサーからの情報をキャッチするレシーバー様のドメイン（Receiver Like Domain, RLD）とC末端に核移行と標的遺伝子のプロモーター結合を担うCCTドメインから成り立っているが、RLDはレシーバーとしての機能に必須のアスパラギン酸残基がグルタミン酸に置換されてしまっていてセンサーキナーゼからのリン酸基転移反応には関与できないのでPRRにおけるRLDの役割は不明であった。本研究ではRLDを欠損したPRR7を作製しこの変異型タンパク質の性質を解析したところ、分子間の二量体形成活性を失うとともに半減期が上昇することが明らかになった。現在、PRR7のRLDをシロイヌナズナにおいてレスポンスレギュレーターとして機能するARR1のレシーバードメインやエチレン受容体ETR1に保存されたレシーバードメイン、PRR7以外のPRRファミリーのRLDとの置換体を作製し、これらを用いてRLDが中心振動体機能に如何なる役割を担っているかを解析している。