高等植物における細胞周期に依存する遺伝子の転写発現制御の分子機構
【研究分野】植物生理学
【研究キーワード】
コムギヒストン遺伝子 / S期特異的転写調節 / シスエレメント / DNA結合タンパク質 / トランス制御因子 / bZIP構造 / Zn・フィンガ-構造 / 自己制御 / 転写調節機構 / HBPー1 / HBPー2 / Zn・フィンガ-モチ-フ / コムギ・ヒストンH3遺伝子 / S期特異的発現 / シス制御エレメント / DNA結合ドメイン / コムギヒストンH3、H4遺伝子 / 転写発現制御
【研究成果の概要】
高等植物細胞周期のS期特異的転写調節機構を明らかにする目的で、コムギヒストンH3遺伝子をモデル系とし、その転写に関わるシス制御エレメント及びトランス転写因子の構造と機能の解析を3年間にわたり行なった。以下にその研究成果の概要を示す。
1.S期特異性を規定するシスエレメントの解析:H3プロモ-タ-内に同定した3つのシスエレメント(ヘキサマ-,オクタマ-、ノナマ-配列)に変異を持つイネ形質転換細胞を作成し、これらエレメントの発現特異性に与える効果を詳細に調べた結果、ヘキサマ-とオクタマ-配列がS期特異的転写調節に関わっていることがほぼ明らかとなった。
2.シスエレメント特異的DNA結合タンパク質の解析:上記3つのシスエレメントのうち、ヘキサマ-配列に結合するタンパク質としてHBPー1aとHBPー1bが同定され、そのcDNAの解析からいづれもbZIP構造を有し、2量体となってDNAに結合することが明らかとなった。また、ノナマ-配列に結合するタンパク質HBPー2も同定され、cDNAの解析からZnーフィンガ-構造を持つことが明らかとなった。
3.HBPー1a、HBPー1bの機能解析:両核タンパク質の機能をcDNAを持つエフェクタ-とH3プロモ-タ-/GUSのリポ-タ-遺伝子とをイネあるいはタバコ培養細胞へ導入発現させる実験系によって、両タンパク質は転写因子として作用することが示された。また、この因子の働きには別にコファクタ-の存在も示唆された。
4.HBPー1a及びー1bの遺伝子の発現と構造:両因子の遺伝子の発現量はH3遺伝子の転写量の間に相関関係がみられた。また、両因子の遺伝子のプロモ-タ-領域には、それぞれの因子が結合するモチ-フが存在した。このことは両因子それ自体の遺伝子が個々の因子によって自己制御されていることを示唆する興味ある結果となった。
【研究代表者】