ラン藻における光誘導性遺伝子発現制御機構の解析

蓝藻光诱导基因表达调控机制分析

• 批准号: 08760066
• 负责人: 朝山 宗彦
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Ibaraki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08760066/
• 关键词: 光合成; ラン藻; 転写; RNAポリメラーゼ; シグマ因子; 湾曲DNA; rpoD; psbA

本研究では明暗の光変化に応答した遺伝子発現の根本的な転写制御システムを理解する手始めとして、ラン藻M.aeruginosa K-81株をモデル生物として、本菌における光合成遺伝子群の一つであるpsbA2の光誘導性転写発現の解析を行った。まずpsbA2遺伝子のプロモーター欠失クローンを作製し、大腸菌とラン藻内でプロモーター活性を測定した。その結果、psbA2遺伝子の転写に必須な領域(-38〜+14)と光誘導に関与する領域(-80〜+14、+15〜+46)を同定した。同定された光誘導に関与する領域の塩基配列を他種ラン藻や高等植物のpsbA2遺伝子群の5'-上流領域塩基配列と比較したところ、約10bpのAT-richな共通配列を見出した。更にpsbA2遺伝子のプロモーター領域で、新規のDNA湾曲構造(CIT:changeable bending-center sites of an intrinsic curvature under temperature conditions)を発見した。次にpsbA2遺伝子の発現に関与する転写調節蛋白質を解析する一環として、in vitro(試験管内)転写実験系を確立させた。K-81株より主要シグマ因子(σA1)を含んだRNAポリメラーゼホロ酵素を部分精製し、鋳型psbA2プロモーターDNA断片からの特異的な転写産物を(単細胞性ラン藻の無細胞抽出画分を使用した系では初めて)確認するとともに、-38〜+14が転写の最小必須領域(minimal cis-element)であることを証明した。

In this study, we began to understand the basic mechanism of photoinduced gene expression in M.aeruginosa K-81 strain and analyzed the photoinduced gene expression in psbA2 strain. The activity of psbA2 gene in the production of Escherichia coli and Escherichia coli was determined. As a result, psbA2 molecules must be written in the same range (-38 ~+14) as photoinduced in the same range (-80 ~+14,+15 ~+46). The 5'-up-stream domain motif of psbA2 in higher plants was compared with that in other species, and the AT-rich motif of about 10bp was found in other species. In addition, new DNA bend (CIT) sites of an intrinsic curvature under temperature conditions were discovered. The development of psbA2 gene is related to the analysis of regulatory proteins in vitro. K-81 strain contains a major transcription factor (σA1), which is partially purified by RNA transcription enzymes, and a specific transcription product of a pSbA2 transcription factor (a cell-free extract from unicellular algae).

项目成果

Asayama,M.: "A novel genetic organization : the leuA-rpoD1 locus in the cyanobacterium Microsystis aeruginosa K-81." Biochim.Biophys.Acta. 1350. 15-20 (1997)

Asayama, M.：“一种新的遗传组织：铜绿微系统 K-81 中的 leuA-rpoD1 基因座。”

Agrawal,G.K.: "A novel bend of DNA CIT : changeable bending-center sites of an intrinsic curvature under femperature conditions." FEMS Microbiol.Lett.147. 139-145 (1997)

Agrawal,G.K.：“DNA CIT 的一种新颖弯曲：在温度条件下固有曲率可变的弯曲中心位点。”

Asayama,M.: "The rpoD1 gene product is a principal sigma factor of RNA polymerase in Microcystis aeruginosa K-81." J.Biochem.120. 752-758 (1996)

Asayama,M.：“rpoD1 基因产物是铜绿微囊藻 K-81 中 RNA 聚合酶的主要 Sigma 因子。”

Asayama,M.: "Cloning,Sequencing and characterization of the gene encoding a pincipal sigma factor homolog from the cyanobacterium Microcystis aeruginesa K-81" Gene. 181. 213-217 (1996)

Asayama，M.：“编码蓝藻铜绿微囊藻 K-81 的枕叶西格玛因子同源物的基因的克隆、测序和表征”基因。

Sato,M.: "Light-responsive and rhythmic gene expression of psbA2 in cyanobacterium Microcystis aeruginosa K-81." J.Gen.Appl.Microbiol.42. 381-391 (1996)

Sato,M.：“蓝藻铜绿微囊藻 K-81 中 psbA2 的光响应和节律基因表达。”