植物におけるプラスチドバイオジェネシスの制御メカニズムの解析

• Project/Area Number: 17051020
• 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: ¥4,800,000 (Direct Cost: ¥4,800,000); Fiscal Year 2006: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000); Fiscal Year 2005: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
• Keywords: 葉緑体 / プラスチド / オルガネラ / 分化 / 蛋白質輸送 / 蛋白質局在化 / 膜透過装置 / 胚発生

Research Abstract

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。輸送制御に働くと予想されるプラスチド内包膜の蛋白質輸送装置Ticのコンポーネントについては、これまで多くの因子がその候補として同定されてきたが、実際にこれらがTicとしてどのような機能を担っているのか、どのような組み合わせで働いているのか、よくわかっていないだけでなく、それが本当にTicの構成因子なのか、すら確定していない状況にある。われわれの研究室ではこの問題に取り組むため、まず、アイソトープラベルされた前駆体蛋白質を用いて、内包膜のTicに蓄積するような輸送中間体をin vitroで形成させ、そのキャラクリゼーションを行うことに成功した。この輸送中間体を含むおよそ1MDaもの巨大な複合体には、これまでTicの中心的コンポーンネントとして考えられてきたTic110は含まれておらず、まったく新規の複合体である可能性が高い。現在、さらにこの1MDa複合体に関してのキャラクラリゼーションを進めている。一方、鉄硫黄クラスターを有し、輸送制御を担うと提唱されているTicのコンポーネント、Tic55に関して、トウモロコシのミュータントライブラリーを用いてその欠損変異ラインを単離して、そのTic複合体のアセンブリー状態や表現型を調べたが、ネガティブな結果が得られ、Tic55が、Ticの中心的コンポーネントして機能する可能性は低いと考えている。一方、プラスチドバイオジェネシスに必須である鉄硫黄クラスターそのものの生合成に関しては、そのキー蛋白質のひとつで進化的によく保存されたIscAについて、鉄硫黄クラスター中間体がチャージされた状態の結晶構造を、世界で初めて決定することに成功した。

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] 実験医学増刊「細胞内タンパク質の社会学」(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) (2005)
  • Author(s): 菊地 真吾
  • Total Pages: 208
  • Publisher: 羊土社
• [Book] Photosynthesis : Fundamental Aspects to Global Perspectives (A.van der Est, D.Bruce, eds)(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.) (2005)
  • Author(s): Toshiki Yabe
  • Total Pages: 1114
  • Publisher: Allen Press
• [Book] Photosynthesis : Fundamental Aspects to Global Perspectives (A.van der Est, D.Bruce, eds)(標題:Characterization of the preprotein translocon at the outer envelople membrane of chloroplasts by Blue-Native Page.) (2005)
  • Author(s): Shingo Kikuchi
  • Total Pages: 1114
  • Publisher: Allen Press
• [Book] Photosynthesis : Fundamental Aspects to Global Perspectives (A.van der Est, D.Bruce, eds)(標題:Mechanism of temperature acclimation for photosynthesis in spinach leaves.) (2005)
  • Author(s): Wataru Yamori
  • Total Pages: 1114
  • Publisher: Allen Press