ホワイトカラー-1

ホワイトカラー-1（wc -1 ）は、 Neurospora crassaの遺伝子で、タンパク質WC-1（127 kDa）をコードしています。^{[1] [2]} WC-1は細胞内で2つの異なる役割を果たします。第一に、Neurosporaの主な光受容体であり^[3]、すべての真菌の主な青色光受容体のクラスの創始者です。^{[4]第二に、} FRQの概日リズムの調節に必要です。分生子形成を含む多くの行動活動を制御する概日分子経路の重要な構成要素です。^{[5] [6]} WC-1とWC-1の相互作用パートナーであるWC-2は、 Neurosporaの概日時計に関与するホワイトカラー複合体（WCC）を構成します。 WCCは核転写因子タンパク質の複合体で、転写活性化ドメイン、PASドメイン、およびジンクフィンガーDNA結合ドメイン（GATA）が含まれています。^[7] WC-1とWC-2はPASドメインを介してヘテロ二量体を形成し、ホワイトカラー複合体（WCC）を形成する。^{[8] [9]}

Neurosporaの 概日時計は1959年に発見され、Pittendrighらが胞子の無性発達におけるタイミングパターンを初めて記述しました。^[10]彼らは、生育前線の領域で、深夜から早朝の間に横たわった菌糸は気中菌糸を形成し、他の時間に横たわった菌糸は気中菌糸を形成しないことに気づきました。 ^{[10] [11]}主観的な概日時間におけるこの気中生育パターンは、概日振動子の存在を暫定的に裏付けるものでした。

ホワイトカラー1は、菌糸は白色だが分生子は正常に色素を持つアカパンカビの株を見た遺伝学者によって1960年代に記述されました。^[12]

変異遺伝子は、寒天斜面培養で色素沈着した分生子の下の菌糸が白色を呈することから、ホワイトカラー（wc）と名付けられた。^[13] wc -1遺伝子は、 Neurospora crassaの染色体遺伝子座のマッピング中に分類された（1982年、Perkinsらによる）。^[14]

WC-1とWC-2はwc -1とwc -2遺伝子によってコードされる転写因子である。ジンクフィンガーDNA結合ドメイン（GATA）はWC-1とWC-2がDNAに結合し転写因子として機能することを可能にする。^{[1] [8]}

WC-1とWC-2はどちらも他のタンパク質と結合できるPASドメインを持っています。 ^{[10] [15]} WC-1とWC-2は通常、生体内でヘテロ二量体を形成してホワイトカラー複合体（WCC）を形成し、転写因子複合体として機能します。in vitroでは、WC-1はそれ自体とホモ二量体を形成し、他のPASタンパク質とヘテロ二量体を形成することもできます。^[10]

タンパク質配列解析により、WC-1にはクロモフォア結合ペプチド領域であるLOVドメインも含まれていることが明らかになりました。 ^{[2] [16]}この結合部位は高度に保存されており、植物のフォトトロピンのクロモフォア結合ドメインと配列的に類似しています。 ^[17]

WC-1とWC-2は転写活性化する遺伝子のプロモーター要素に結合する。^{[3] [10]}

WC-1は青色光受容体であることが示されており、Neurosporaの光誘導応答経路の必須成分です。^[3]光非感受性Neurospora変異株の遺伝子スクリーニングでは、 wc-1遺伝子の異常が繰り返し実証されています。^[16]機能的なNeurosporaでは、WC-1 LOVドメインがフラビンアデニンジヌクレオチド（FAD） 発色団に結合し、^{[3] [18]}光を機械的エネルギーに変換する役割を果たします。FADは450 nmで最大の光を吸収するため、^[19] WC-1が青色光に対して最大感度を示します。

WC-1 LOVノックアウトNeurospora変異体では光誘導反応は完全に排除されますが、WC-1の転写活性化の役割は暗闇でも持続します。^[16] WC-1は真菌に広く保存されており、界全体で主要な青色光受容体であると思われます。^[4]

ホワイトカラー複合体（WCC）は、WC-1とWC-2のヘテロ二量体であり、概日時計の正の要素として機能します。WCCは、核内の2つのDNAプロモーター要素、クロックボックス（Cボックス）と近位光応答要素（PLRE）に結合して、 frq遺伝子転写の活性化因子として機能します。PLREは最大光誘導に必要であり、Cボックスは最大光誘導と一定の暗闇での概日リズムの維持の両方に必要です。^{[10] [22]}

さらに、光活性化WCCは、wc -1やfrqなどの光誘導遺伝子の転写において光誘導応答への適応に必要な、小さなフラビン結合青色光受容体であるVIVIDの転写を誘導することが示されている。^{[23] [24] [25]} VIVIDは光応答の負の調節因子であるが、そのメカニズムはまだわかっていない。^[26]

転写翻訳負のフィードバックループ（TTFL）の一部として、FRQタンパク質は核に入り、FRQ相互作用RNAヘリカーゼ（FRH）と相互作用してWCC活性の抑制を促進します。このFRQ-FRH複合体は、カゼインキナーゼ（CK I）やCK IIなどのタンパク質キナーゼをリクルートしてWCCをリン酸化することが示唆されています。 ^[27] WCCのリン酸化はWCCを安定化させ、wccの結合とfrq転写の活性化を防ぎます。タンパク質ホスファターゼPP2AとPP4はキナーゼ活性を相殺し、WCCの再活性化と核への移行をサポートすることが知られています。^[28]

FRQは試験管内でWC-2と相互作用することが示されており、WC -2の部分的な機能喪失型対立遺伝子は、概日リズムのペースメーカーの重要な特徴である長い周期と変化した温度補償を備えたNeurosporaを^{生み出す。 [10] [29]}

一時的な光誘導にはWC-1のみが必要ですが、概日時計が機能するにはWC-1とWC-2の両方が必要です。^{[10] [30]時計の中核は}frqのリズミカルな発現に基づいているため、急性光誘導経路は時計を直接リセットする方法を提供します。哺乳類の時計は、 SCN内の哺乳類per遺伝子の光誘導を介して同様のメカニズムでリセットできます。^[31]

WC-1変異体はいくつか知られている。rhy-2変異体はWC-1遺伝子産物のポリグルタミン領域に局在していた。rhy-2変異体は一定の暗闇の中では分生子形成に関して不規則だが、明暗周期では周期的である。rhy-2はまた光に対して弱い感受性しか持たないことから、ポリグルタミン領域はNeurosporaにおける時計機能と光感知の両方に必須である可能性が示唆されている。^[32]

• 頻度遺伝子
• LOVドメイン
• 振動遺伝子
• PASドメイン