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世界に先駆け1つの遺伝子から機能の異なるタンパク質を生じる普遍的な仕組みを解明 ?様々な応用研究の基盤となる生物学上の重要原理の発見?

2017.11.10
研究成果Life & HealthPhysics & Chemistry

 生物の复雑さはタンパク质の种类の多さに依存しますが、ある1つの生物种が持つ遗伝子の数は限られています。したがって、より高度な生命活动を営むためには、机能の异なる复数のタンパク质を1つの遗伝子から生み出す仕组みが必要となります。
 九州大学大学院農学研究院 松下 智直 准教授、牛島 智一 特任助教らの研究グループは、九州工業大学情報工学部 花田 耕介 准教授らの研究グループ等との共同研究により、転写(※1)を開始する位置(転写開始点)のコントロールが、転写や翻訳(※2)と並んで、真核生物の遺伝子発現制御における新しい普遍的なステップとして、タンパク質の種類の増加に少なからず寄与することを、世界に先駆けて示しました。
 研究グループはこのたび、植物の光を受容するタンパク質であるフィトクロムが、2,000を超える数の遺伝子に直接働きかけてそれらの転写開始点を変化させ、その結果、約400遺伝子のそれぞれから、細胞内での存在场所が異なる複数のタンパク質が生じることを発見しました。さらにこの仕組みにより、1つの遺伝子から生じる複数のタンパク質が細胞内の異なる场所で異なる機能を果たすことで、植物の様々な光環境への適応に働くことを実験的に明らかにしました(下図)。
 同规模の転写开始点変化は、フィトクロムに限らず、あらゆる刺激に伴って、真核生物において共通の仕组みで起こるものである可能性が高く、したがって今后この现象の详细なメカニズムが解明されれば、生物学上の大きな进歩となることは间违いないと考えられます。
 本成果は、科学技术振兴机构(闯厂罢)戦略的创造研究推进事业(さきがけ)によって得られました。本研究成果は、2017年11月9日(木)正午(米国东部时间)に、米国科学誌『颁别濒濒』にオンライン掲载されました。


【用语解説】
(※1)転写:遗伝子の顿狈础配列が尘搁狈础に写し取られる过程のこと。
(※2)翻訳:尘搁狈础の配列情报を基にアミノ酸がつなぎ合わされてタンパク质が合成される过程のこと。

(参考図) 植物の光受容体フィトクロムは、転写開始点の制御により、数百という数のタンパク質の細胞内局在を変化させる。

研究者からひとこと

 植物の光受容体を研究していて、偶然にも今回の発见に恵まれました。本基础研究の成果は、「遗伝子発现制御」という一般的な概念に新たな次元をもたらすものであり、将来的には教科书に记载されるなどして、科学的启発という観点から社会?国民に広く还元されるものと考えられます。目先の応用に囚われない基础研究の大切さを、少しでもアピールできたらと思います。

论文情报

,Cell,
10.1016/j.cell.2017.10.018

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