植物プラスチドにおける蛋白質輸送の分子メカニズムの解析

• Project/Area Number: 15032229
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 中井 正人 大阪大学, 蛋白質研究所, 助教授 (90222158)
• Project Period (FY): 2003 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥8,400,000 (Direct Cost: ¥8,400,000); Fiscal Year 2004: ¥4,200,000 (Direct Cost: ¥4,200,000); Fiscal Year 2003: ¥4,200,000 (Direct Cost: ¥4,200,000)
• Keywords: 葉緑体 / プラスチド / 蛋白質輸送 / 蛋白質膜透過 / 分子シャペロン / レドックス制御 / オルガネラ / 光合成

Research Abstract

クロロプラスト(葉緑体)に代表される植物のプラスチド(色素体)は、光合成機能だけでなく、窒素や硫黄の同化、また脂質、アミノ酸の生合成といった植物に不可欠の様々な代謝機能を担うオルガネラである。これら分化したプラスチドの機能は、それぞれのプラスチドに特徴的な蛋白質組成を維持・制御することで成り立っている。植物プラスチドを構成する蛋白質の多くは核ゲノムにコードされており、前駆体として細胞質ゾルで合成された後、プラスチドへと輸送される。この輸送にはプラスチド包膜に存在する蛋白質輸送装置やそれと協同的に働くプラスチド内外の分子シャペロン蛋白質が関与している。
本年度の研究では、さまざまな植物のプラスチドにおいて蛋白質輸送装置の構成コンポーネントの組成およびアセンブリーの状態をBlue-Native電気泳動・ウエスタン解析、免疫沈降、化学架橋などの手法を用いて比較解析を進めた。また、in vitro合成したプラスチド蛋白質前駆体と単離プラスチドを用いた蛋白質輸送系において、前駆体と蛋白質輸送装置や分子シャペロンとの相互作用を調べた。
これまでの解析から、われわれは、プラスチド外包膜に存在する蛋白質膜透過装置Tocが800kD~1000kDの超分子複合体として存在していること、構成要素の存在比、そのコアとなる因子について明らかにしてきた。さらに最近、前駆体の輸送中間体を用いた解析により、前駆体がTocを通過した後に相互作用していると考えられる超分子複合体の検出に成功した。

Research Products

• [Journal Article] Maize Mutants Lacking Chloroplast FtsY Exhibit Pleiotropic Defects in the Biogenesis of Thylakoid Membranes. (2004)
  • Author(s): Yukari Asakura
  • Journal Title: The Plant Cell 16 Pages: 201-214
• [Journal Article] The Arabidopsis chloroplastic NifU-like protein CnfU, which can act as an iron-sulfu cluster scaffold protein, is required for biogenesis of ferredoxin and photosystem I. (2004)
  • Author(s): Toshiki Yabe
  • Journal Title: The Plant Cell 16 Pages: 993-1007
• [Journal Article] Yeast Nfs1p is involved in thio-modification of both mitochondrial and Cytoplasmic tRNAs. (2004)
  • Author(s): Yumi Nakai
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry 279 Pages: 12363-12368
• [Journal Article] Re-investigation of the requirement of cytosolic ATP for Mitochondrial protein import. (2004)
  • Author(s): Takeyoshi Asai
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry 279 Pages: 19464-19470
• [Journal Article] 葉緑体の蛋白質輸送:チラコイド (2004)
  • Author(s): 朝倉由香里
  • Journal Title: 蛋白質核酸酵素5月号増刊「細胞における蛋白質の一生:生成・成熟・輸送・管理・分解・病態」 49 Pages: 922-925
• [Publications] Yousuke Tamada: "Effect of photooxidative destruction of chloroplasts on the expression of nuclear genes for C4 photosynthesis and for chloroplast biogenesis in maize."Journal of Plant Physiology. 160. 3-8 (2003)
• [Publications] Atsushi Ishikawa: "Deletion of a chaperonin 60-beta gene leads to cell death in the Arabidopsis lesion initiation 1 mutant."Plant & Cell Physiology. 44・3. 255-261 (2003)
• [Publications] 菊地 真吾: "葉緑体へのタンパク質輸送はどこまでわかったかー共通性と独自性"実験医学別冊「細胞内輸送研究の最前線」(羊土社). 21・14. 78-85 (2003)
• [Publications] Kozo Morimoto: "A HEAT-Repeats Containing Protein, IaiH, Stabilizes the Iron-Sulfur Cluster Bound to the Cyanobacterial IscA Homologue, IscA2."Journal of Biochemistry. 134・2. 211-217 (2003)
• [Publications] 矢部 俊樹: "鉄硫黄クラスターの生合成はどこまでわかったか?"化学と生物(学会出版センター). 41・10. 680-686 (2003)