花粉管伸長におけるペクチン合成の生化学的解析

• Project/Area Number: 19043009
• 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: 石水 毅 Osaka University, 大学院・理学研究科, 助教 (30314355)
• Project Period (FY): 2007 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥5,300,000 (Direct Cost: ¥5,300,000); Fiscal Year 2008: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,600,000); Fiscal Year 2007: ¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000)
• Keywords: 花粉管 / 細胞壁 / ペクチン / 糖鎖 / 糖質分解酵素 / 糖転移酵素 / ポリガラクツロナーゼ / 生化学 / ボリガラクツロナーゼ

Research Abstract

花粉管伸長におけるペクチン合成の生化学的解明のため、研究実施計画に基づき、研究を実施した。
ペクチン主骨格ポリガラクツロン酸の合成酵素は花粉管伸長時に活性が高くなる。この酵素はゴルジ体膜に存在する酵素で発現量が少なく、精製が難しい。しかし今回、粗酵素調製法と精製法に改良を重ね、精製に成功した。ミクロソーム膜画分を得る際のリボヌクレアーゼの添加や、可溶化の際のポリアミンあるいはアルキルアミンの添加が非常に有効で、従来法の10倍以上の活性の粗酵素を得ることができるようになった。その粗酵素を用いて、収率の低かった濃縮操作を避けて分画を進めることで、4段階のクロマトグラマィーを経て、分子量59kの酵素を精製した。
ペクチン合成に関与すると考えている膜結合型ポリガラクツロナーゼがゴルジ体内腔に局在することを見出した。今年度は、シロイヌナズナゲノムからポリガラクツロナーゼ様の配列とゴルジ局在シグナルを持つ遺伝子候補を3種類挙げるに至った。
さらにタバコ葉の発現遺伝子を用いて、花粉・花粉管RNAに対するマイクロアレイ解析を行った。そこに花粉・花粉管で発現差が見られ、花粉に比べて花粉管で非常に多くに発現する遺伝子を1種類見出すことができた。花粉管の伸長機構を解析していく上で重要な手がかりを得たことになる。

Research Products

• [Journal Article] Various spatiotemporal expresSion profiles of anther-expressed genes in rice (2008)
  • Author(s): Tokunori Hobo
  • Journal Title: Plant Cell Physiol 49 Pages: 1417-1428
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Progress towards understanding xylan biosynthesis (2008)
  • Author(s): Takeshi Ishimizu
  • Journal Title: Trends Gicosci. GbIcotech 20 Pages: 171-172
  • NAID: 10024322869
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Purification and substrate specificity of UDP-D-xylose:β-Dglucosideα-1,3-D-xylosyItransferase involved in the biosynthesis of the Xylα1-3Xylα1-3Glcβ1-O-Ser on epidermal growth factor-like domains. (2007)
  • Author(s): Ishimizu, T.
  • Journal Title: Journal of Biochemistry 141 Pages: 593-600
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Stabilization and minimum active component of polygalacturonic acid synthase involved in pectin biosynthesis. (2007)
  • Author(s): Ohashi, T.
  • Journal Title: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 71 Pages: 2291-2299
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Analysis of expressed sequence tags from petunia flowers. (2007)
  • Author(s): Shimamura, K
  • Journal Title: Plant Science 173 Pages: 495-500
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A novel α1, 2-L-fucosidase acting on xyloglucan oligosaccharides is associated with endo-β-mannosidase. (2007)
  • Author(s): Ishimizu, T.
  • Journal Title: Journal of Biochemistry 142 Pages: 721-729
  • NAID: 10020095230
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Purification and characterization of a non-S-RNase and S-RNases from styles of Japanese pear (Pyrus pyrifolia). (2007)
  • Author(s): Norioka, s.
  • Journal Title: Plant Physiology and Biochemistry 45 Pages: 878-886
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 植物細胞壁ペクチン成分ポリガラクツロン酸のin vitro合成 (2008)
  • Author(s): 安井一敏
  • Organizer: 第81回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド(神戸)
  • Year and Date: 2008-12-11
• [Presentation] キシログルカンに作用する新規植物α1, 2-フコシダーゼ (2008)
  • Author(s): 石水毅
  • Organizer: 第81回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド(神戸)
  • Year and Date: 2008-12-11
• [Presentation] アズキ上胚軸由来可溶化ミクロソーム膜画を用いたポリガラクツロン酸鎖の伸長反応 (2008)
  • Author(s): 安井一敏
  • Organizer: 第28回日本糖質学会年会
  • Place of Presentation: つく博国際会護場(つくば)
  • Year and Date: 2008-08-19
• [Presentation] Chain elongation of polygalacturonic acid in vitro by the solubilized microsomal fraction from azuki bean hypocotvls (2008)
  • Author(s): Takeshi Ishimizu
  • Organizer: 3^<rd> International Symposium on Pectins and Pectinases
  • Place of Presentation: ワーゲニンゲン(オランダ)
  • Year and Date: 2008-04-22
• [Presentation] キシログルカンに作用する新規植物α1,2-フコシダーセ (2007)
  • Author(s): 石水 毅
  • Organizer: 第80回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: みなとみらい (横浜)
  • Year and Date: 2007-12-14
• [Presentation] ペチュニア化部・花粉・花粉管におけるEST解析 (2007)
  • Author(s): 西村一馬
  • Organizer: 日本植物学会第71回大会
  • Place of Presentation: 東京理科大学
  • Year and Date: 2007-09-08
• [Presentation] A novel α-1,2-fucosidase acting on xyloglucan. (2007)
  • Author(s): Ishimizu, T.
  • Organizer: The Xith Cell Wall Meeting
  • Place of Presentation: コペンハーゲン(デンマーク)
  • Year and Date: 2007-08-15
• [Presentation] エンド-β-マンノシダーゼと会合する新規植物α1,2-フコシダーゼ (2007)
  • Author(s): 石水 毅
  • Organizer: 第27回日本糖質学会年会
  • Place of Presentation: 九州大学
  • Year and Date: 2007-08-03
• [Book] Pectins and Pectinases (2009)
  • Author(s): Kazutoshi Yasui
  • Publisher: Kluwer(印刷中)
• [Book] ピリジルアミノ化による糖鎖解析〜糖鎖多様性の解析に向けて〜 (2009)
  • Author(s): 長谷純宏
  • Publisher: 大阪大学出版会(印刷中)
• [Remarks]
  • URL: http://www.chem.sci.osaka-u.ac.jp/lab/hase