光合成生物のレドックス制御系はin situでどのように働くのか
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21H02502
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 44030:Plant molecular biology and physiology-related
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
久堀 徹 東京工業大学, 国際先駆研究機構, 特任教授 (40181094)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉田 啓亮 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (40632310)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2021: ¥7,670,000 (Direct Cost: ¥5,900,000、Indirect Cost: ¥1,770,000)
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| Keywords | レドックス制御 / チオレドキシン / システイン / グルタチオン / 光合成電子伝達 / 酸化因子 / 光合成電子伝達系 / ATP合成酵素 |
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| Outline of Research at the Start |
光合成生物は、環境の変化に対して光合成電子伝達系から供給される還元力を利用して諸酵素の酸化還元状態を制御し代謝調節を行っている。しかし、これまでin vitroの生化学的解析が生体内の酸化還元物質の影響を考慮していないことや、酸化還元状態変化以外のCysのチオール基の修飾がほとんど調べられていないことなどにより、生体内での制御の実態は未解明であった。そこで、レドックス制御系に関わるチオール基の変化を、生体内を模した条件下で調べ、レドックス制御系のin situでの働きを総合的に理解する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、光合成生物のレドックス制御システムの包括的な理解を目指している。本年度は、シロイヌナズナのTrxサブタイプについて、標的特異性、電子伝達速度の評価を行い、GSHの影響を調べること、および、FTRとTrx、および、Trxと標的タンパク質との相互作用に対してGSHなどの酸化還元条件が与える影響を調べること、特に当研究室で見出した酸化因子の働きを中心に生理学と生化学レベルで細胞内挙動の解明を行うこととした。また、植物体内のレドックス変化を直接モニターするためのセンサータンパク質の植物体内への導入についても、引き続き検討を進めた。
葉緑体に局在するTrx様タンパク質であるACHTの役割を明らかにするため、このタンパク質の過剰発現株を作成し、生理的な影響を調べた。過剰発現株では特に強光条件で生育不良を示し、これが光合成関連タンパク質の還元が不十分であり、結果的に電子伝達に負のフィードバック制御がかかるためであることを明らかにした。また、フェレドキシン-チオレドキシン還元酵素（FTR）のノックダウン株を作出し、表現型を解析することで、光合成電子伝達と葉緑体内のチオレドキシン標的酵素であるFBPaseおよびSBPaseの還元レベルの低下が、逆に電子伝達に影響を及ぼすことを見出した。
さらに、葉緑体内で酸化還元状態の変化を示す他のタンパク質（光化学系Iに関与すると報告されているPGRL1、および、光化学系IIとの相互作用が報告されているPifi）について、それぞれのタンパク質の酸化還元状態と機能の関係を共同研究によって調べた。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(40 results)
