メタボロミクスを基盤とした植物硫黄同化系の解析

• Project/Area Number: 16651105
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Living organism molecular science
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 野路 征昭 千葉大学, 大学院薬学研究院, 助手 (80271534)
• Project Period (FY): 2004 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000); Fiscal Year 2006: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2005: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2004: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: 硫黄同化 / システイン生合成 / システイン合成酵素 / セリンアセチル転移酵素 / ATPスルフリラーゼ / メタボロミクス

Research Abstract

植物の硫黄同化・システイン生合成経路は、複数の酵素ステップからなり、各酵素ステップには複数のアイソザイムが関与している。モデル植物シロイヌナズナの場合、硫黄同化の最初のステップを触媒するATPスルフリラーゼ(ATPS)については4つ、種々の硫酸化代謝物の生合成における硫酸イオン供与体として利用される3'-ホスホアデノシン5'-ホスホ硫酸(PAPS)を生成するAPSキナーゼは4つ、また、セリンとアセチルCoAから、システインの前駆体となるO-アセチルセリン(OAS)を生成するセリンアセチル転移酵素(Serat)には5つ、硫化物イオンとOASからシステインを合成するシステイン合成酵素(Bsas)には9つのアイソフォームが存在している。我々はこれまでに、これら冬酵素アイソフォーム遺伝子にT-DNAが挿入されたノックアウト変異体の単離に成功し、遺伝子発現解析及び代組物分析を行うことにより、各アイソフォーム遺伝子のシステイン生合成系における異なった役割を明らかにしつつある。今回、冬Bsas遺伝子の役割を解析するために、各アイソフォームのT-DNA挿入ノックアウトシロイヌナズナについて、その活性や代謝物を網羅的に解析した。その結果、Bsas1のノックアウト体について最もシステイン合成酵素活性が減少し、システイン量も減少したことから、9つのBsasアイソフォームのなかで、Bsas1がシステイン生合成に最も関与しているアイソフォームであることが明らかとなった。またBsasのもう一つの反応であるβ-シアノアラニン合成に関しては、Bsas3のノックアウト体で最も活性が減少することから、Bsas3の関与が示唆された。

Research Products

• [Journal Article] Proteomics and transcriptomic analysis of Arabidopsis seeds : Molecular evidence for successive processing of seed proteins and its implication in stress response to sulfur nutrition. (2006)
  • Author(s): Yasuhiro Higashi, Masami Yokota Hirai, Toru Fujiwara, Satoshi Naito, Masaaki Noji, Kazuki Saito
  • Journal Title: Plant J 48 Pages: 557-571
• [Journal Article] In silico assessment of gene function involved in cysteine biosynthesis in Arabidopsis : expression analysis of multiple isoforms of serine acetyltransferase (2006)
  • Author(s): Masaaki Noji, Cintia G.Kawashima, Takeshi Obayashi, Kazuki Saito
  • Journal Title: Amino Acids 30 Pages: 163-171
• [Journal Article] Characterization and expression analysis of a serine acetyltransferase gene family involved in a key step of the sulfur assimilation pathway in Arabidopsis (2005)
  • Author(s): Cintia Goulart Kawashima, Oliver Berkowitz, Ruediger Hell, Masaaki Noji, Kazuki Saito
  • Journal Title: Plant Physiology 137 Pages: 220-230