Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

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

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。

コムギヒストン遺伝子 / S期特異的転写 / 遺伝子導入 / Tiプラスミド / シス転写エレメント / トランス転写因子 / 転写調節シスエレメント / オクタマー配列 / DNA結合タンパク

2年間の本研究期間において, 細胞周期のS期に特異的に発現するヒストン遺伝子の転写調節に関わるシス領域及びトランス転写因子の探索と同定をコムギヒストンH3, H4遺伝子を用いて行った. 以下, その研究成果の概要を記す. 転写発現系として, 目的の遺伝子をアグロバクテリウムのTiプラスミドを介してヒマワリ胚軸細胞へ導入し発現させる系を用いた. 導入遺伝子の転写効率はS1法により調べた. 5′欠損変異体を用いた実験から, 転写活性の上昇に働くシスエレメントが-668と-191の間に存在することが示唆された. すでに-150付近に存在するオクタマー配列に加えて, 今回新たにヘキサマー配列(ACGTCA)が見つかった. このヘキサマー配列がコムギヒストン遺伝子の転写調節に重要な役割を荷っていることが推定された. この配列に特異的に結合する核タンパク因子(HBP-1)の存在がGel retardation法, methylation interference法, 及びDNaseI footprint法により確認された. このタンパク因子はP-セルロースカラム法で部分精製され, その2, 3の性質が調べられた. この因子は燐酸化によってDNAとの結合性が高まること, またヘキサマー配列を中心に約20bpの範囲をカバーしていることが明らかとなった. このタンパク因子は休眠種子胚にほとんど見られずに発芽胚中に多量に存在した. さらに, アフィディコリン処理によって人為的にDNA合成を同調化した場合, HBP-1はS期細胞集団に多く含まれていた. このヘキサマー配列はすで報告されているすべての植物ヒストン遺伝子だけではなく, 多くの動物ヒストン遺伝子にも存在していることから, この配列とこれに結合するタンパク因子はヒストン遺伝子のS期特異的発現に関わるシス及びトランスエレメントにそれぞれ対応するものであろうことが推定された. 今後はこの点に関してさらに詳細な研究が必要とされるであろう.

【研究分担者】
中山卓哉	京都大学	理学部	助手	(Kakenデータベース)
多羽田哲也	京都大学	理学部	助手	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
田畑哲也 (多羽田哲也)	北海道大学	理学部	助手	(Kakenデータベース)