トランスジェニック植物におけるグルココルチコイド媒介転写誘導系

脊椎動物ステロイドホルモン受容体の調節メカニズムを活用して、植物の転写のための新しい化学誘導システムが開発されています。酵母転写因子GAL4のDNA結合ドメインのキメラ転写、ヘルペスウイルスタンパク質VP16のトランス活性ドメイン、およびラットグルココルチコイド受容体（GR）の受容体ドメイン。GVG遺伝子は、GAL4上流の活性化配列の6つのタンデムコピーを含むプロモーターから転写されたルシフェラーゼ（LUC）遺伝子とともに、トランスジェニックタバコとシロイヌナズナに導入されました。トランスジェニックタバコ植物が、強力な合成グルココルチコイドであるデキサメタゾン（DEX）を含む寒天培地で成長した場合、ルシフェラーゼ活性の誘導が観察されました。ルシフェラーゼ活性の誘導レベルは、0.1〜10ミクロムの範囲のDex濃度とよく相関しており、最大発現レベルは基底レベルの100倍以上でした。ノーザンブロット分析による誘導速度論の分析により、LUC mRNAがDEX治療の1時間後に最初に検出され、4時間で最大レベルに増加したことが示されました。固定誘導レベルと誘導の持続時間は、使用されるグルココルチコイド誘導体によって異なりました。GVG遺伝子活性は、トランスジェニックシロイヌナズナ植物のDexによっても調節できます。結果は、GVGシステムを備えた植物で転写の厳しい化学的制御を達成できることを示しています。このシステムの利点と潜在的な使用についても説明します。

A novel chemical induction system for transcription in plants has been developed, taking advantage of the regulatory mechanism of vertebrate steroid hormone receptors. A chimeric transcription of the DNA-binding domain of the yeast transcription factor GAL4, the transactivating domain of the herpes viral protein VP16, and the receptor domain of the rat glucocorticoid receptor (GR). The GVG gene was introduced into transgenic tobacco and Arabidopsis together with a luciferase (Luc) gene which was transcribed from a promoter containing six tandem copies of the GAL4 upstream activating sequence. Induction of luciferase activity was observed when the transgenic tobacco plants were grown on an agar medium containing dexamethasone (DEX), a strong synthetic glucocorticoid. Induction levels of the luciferase activity were well correlated with DEX concentrations in the range from 0.1 to 10 microM and the maximum expression level was over 100 times that of the basal level. Analysis of the induction kinetics by Northern blot analysis showed that the Luc mRNA was first detected 1 h after DEX treatment and increased to the maximum level in 4 h. The stationary induction level and the duration of the induction varied with the glucocorticoid derivative used. The GVG gene activity can also be regulated by DEX in transgenic Arabidopsis plants. The results indicate that a stringent chemical control of transcription can be achieved in plants with the GVG system. Advantages and potential uses of this system are also discussed.