微生物において、GlnB 遺伝子にコードされるPII タンパク質は炭素ステータスの指標としての2-オキソグルタル酸のセンサーであるとともにグルタミン情報伝達のトランスミッターでもあります。大腸菌においては、PII タンパク質は、窒素ステータスの指標であるグルタミンの濃度に応じて、グルタミンセンサーのPII-ウリジリルトランスフェラーゼ/脱ウリジル化酵素 (UTase/UR、GlnD) により可逆的にウリジル化修飾されます。これらの窒素と炭素の情報シグナルは、さらに下流の二成分制御系である NtrB/NtrC またはアデニリルトランスフェラーゼ (ATase) を介して伝達され、最終的にグルタミン合成酵素遺伝子の発現やその酵素活性を調節します。
高等植物においても、微生物のPII タンパク質と相同的なタンパク質 (PII様タンパク質) をコードするGLB1 遺伝子がシロイヌナズナで最初に同定されましたが、高等植物のPII様タンパク質の生理学的な機能は未だに不明です。
ここで、杉山らは、イネのPII様タンパク質をコードするOsGlnB 遺伝子を同定するとともに、酵母ツーハイブリッドスクリーニング法によりイネcDNAライブラリーからイネPII様タンパク質と相互作用するN -アセチルグルタミン酸キナーゼ1 (OsNAGK1) の遺伝子を単離しました。NAGKは、シアノバクテリアにおいて、アルギニン生合成系の鍵酵素であることが判明しています。さらに、図に示しましたようにOsGlnB 遺伝子とOsNAGK1 遺伝子の各々をレポーター遺伝子の緑色蛍光タンパク質遺伝子と融合させ、これらのキメラ遺伝子をイネ葉身において一過的に発現させたところ、これらの遺伝子の翻訳産物が葉緑体に局在することが判明しました。また、イネ葉身の一生を通じて、これらの遺伝子は極めて類似した発現パターンを示すことも判明しました。これらの知見は、イネにおけるPII様タンパク質の生理学的機能を正確に理解する手がかりとなるでしょう。
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