光レセプター遺伝子の機能解析と光素子の展開

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植物培養細胞の二次代謝物生産の光による促進は、光をエネルギーとして利用する藻類や光合成細菌とは異なり、光は信号として利用される。フィトクロムやクリプトクロムが光信号を受容するレセプターとして知られている。フィトクロムは赤色光によって活性化され、近赤外光によって可逆的に不活性化するタンパク質である。我々の目的はフィトクロム遺伝子を過剰発現することによって植物培養細胞において特定の遺伝子発現を光制御することである。タバコ培養細胞にCaMV35Sプロモーターを融合したフィトクロム遺伝子とその制御を受けるRbcS3Aプロモーターを融合したレポーター遺伝子(gus)を導入した。フィトクロム遺伝子を過剰発現させた系においては光照射下でgus 遺伝子の発現は3倍に促進された。gus 遺伝子の発現を促進させるためには数日の光照射が必要であった。ウエスタンプロットにより培養細胞中のフィトクロムの発現量を測定したところ、完全暗所で培養した細胞からはフィトクロムが検出されたが、光照射下で培養した細胞のフィトクロムの発現量は低下した。これは、培養細胞においても植物体と同様なフィトクロム分解系が働いていることを示唆している。フィトクロム遺伝子を導入した組換え植物培養細胞系によって、代謝系全体をコントロールすることができると考えられる。例えば、植物の二次代謝物生産への応用としてアントシアニン生成に関わる二次代謝酵素の遺伝子やニチニチソウ(植物体)の生産する有用医薬品であるvinblastine, vincristineがフィトクロムの制御を受けていることから、今後、これらにフィトクロム遺伝子を導入することによって生産を向上させることが期待される。