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: 17028034
• 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): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥6,000,000 (Direct Cost: ¥6,000,000); Fiscal Year 2006: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2005: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000)
• Keywords: 葉緑体 / プラスチド / オルガネラ / トランスロコン / 蛋白質輸送 / 蛋白質局在化 / 膜透過装置 / 分子シャペロン

Research Abstract

プラスチドは、葉緑体に代表される特徴的なオルガネラで、光合成の他、アミノ酸代謝や脂質代謝、硫黄同化および窒素同化にも重要な役割を担っている。これらの生理機能は、2千とも3千とも言われるプラスチド蛋白質が、適切な時期に、適切な組織・器官において、適切な量、配置されることで維持されている。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、プラスチドヘと輸送される。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。申請者は平成17-18年度に本特定領域公募班として採用されin vivo・in vitroの実験系双方を用いた解析から、特に制御メカニズムの中心に位置すると予想される内包膜に存在する蛋白質輸送装置の同定を進めてきた。その結果、内包膜には、およそ1メガダルトンにもおよぶ新規な輸送装置複合体が存在していることを明らかにした。この複合体には、未同定のコンポーネントが多数含まれていることが期待され、現在、シロイヌナズナおよびエンドウ葉緑体の内包膜から、この蛋白質輸送装置複合体の精製を進めている。特に、シロイヌナズナにおいては、この1メガダルトンの内包膜輸送装置の中核を成すと考えられるコンポーネントに関して、ノックアウト植物体、アンチセンス植物体および過剰発現植物体の選別段階に入っており、いくつかの興味深い表現型が観察されている。また、これらの変異植物体のさまざまな器官におけるプラスチド分化への影響を生細胞を用いて可視化して観察するために、GFP(緑色蛍光蛋白質)にプラスチド局在化シグナル配列を付加した融合蛋白質を恒常的に発現するシロイヌナズナのラインも整備済みである。

Research Products

• [Journal Article] Characterization of the preprotein translocon at the outer envelope membrane of chloroplasts by Blue-Native PAGE. (2006)
  • Author(s): Shingo Kikuchi
  • Journal Title: Plant ＆ Cell Physiolog 47 Pages: 363-371
• [Journal Article] Effects of Rubisco activation state and Rubisco kinetics to the temprerature dependence of the photosynthetic rate in spinach leaves from contrasting growth temperatures. (2006)
  • Author(s): Wataru Yamori
  • Journal Title: Plant Cell ＆ Environment 29 Pages: 1659-1670
• [Journal Article] The asymmetric IscA homodimer with an exposed [2Fe-2S] cluster suggests the structural basis of the Fe-S cluster biosynthetic scaffold. (2006)
  • Author(s): Kozo Morimoto
  • Journal Title: J. Mol. Biol. 360 Pages: 117-132
• [Journal Article] Identification and characterization of the Arabidopsis plastidic IscA homolog. (2006)
  • Author(s): Toshiki Yabe
  • Journal Title: Biochem. Biophys. Res. Commun. 340 Pages: 1047-1052
• [Journal Article] Identification and characterization of the Arabidopsis plastidic IscA homolog. (2006)
  • Author(s): Toshiki Yabe
  • Journal Title: Biochem.Biophys.Res.Commun. 340 Pages: 1047-1052
• [Book] 標題:解明されはじめた葉緑体タンパク質配送システムのユニークさ,書名:実験医学増刊「細胞内タンパク質の社会学」 (2005)
  • Author(s): 菊地 真吾
  • Total Pages: 208
  • Publisher: 羊土社
• [Book] 標題:The Arabidopsis chloroplastic NifU-like protein AtCnfU can act as an iron-sulfur cluster scaffold protein and is required for biogenesis of ferredoxin and photosystem I. 書名:Photosynthesis : Fundamental Aspects to Global Perspectives (A.van der Est, D.Bruce, eds) (2005)
  • Author(s): Toshiki Yabe
  • Total Pages: 1114
  • Publisher: Allen Press
• [Book] 標題:Characterization of the preprotein translocon at the outer envelople membrane of chloroplasts by Blue-Native Page. 書名:Photosynthesis : Fundamental Aspects to Global Perspectives (A.van der Est, D.Bruce, eds) (2005)
  • Author(s): Shingo Kikuchi
  • Total Pages: 1114
  • Publisher: Allen Press
• [Book] 標題:Mechanism of temperature acclimation for photosynthesis in spinach leaves. 書名:Photosynthesis : Fundamental Aspects to Global Perspectives (A.van der Est, D.Bruce, eds) (2005)
  • Author(s): Wataru Yamori
  • Total Pages: 1114
  • Publisher: Allen Press