陸上植物に保存された葉緑体ペプチドグリカン関連タンパク質SLHの解析
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21K06251
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 44040:Morphology and anatomical structure-related
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
武智 克彰 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 准教授 (70515501)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高野 博嘉 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (70242104)
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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 |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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| Keywords | 葉緑体進化 / ペプチドグリカン結合タンパク質 / 葉緑体内部構造 / 葉緑体機能維持機構 / 葉緑体ペプチドグリカン / 葉緑体包膜間タンパク質 / ペプチドグリカン |
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| Outline of Research at the Start |
藍藻を含む全ての細菌は，細胞壁成分としてペプチドグリカン（PG）を持つ。PG壁は葉緑体進化の過程で，消失したと考えられてきたが，我々は種子植物を除くストレプト植物の葉緑体包膜にPGが含まれ，葉緑体分裂に機能している可能性を示した。細胞内共生体から細胞小器官への進化には，大きな障壁があったと考えられており，分裂・増殖に関わるPG壁やそれに関わるタンパク質も変化する必要があったと推測される。本研究では，まだストレプト植物において見いだされていないPGと相互作用するタンパク質の解明を通じて，葉緑体の進化に迫る。
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| Outline of Annual Research Achievements |
葉緑体ペプチドグリカン（PG）をもつヒメツリガネゴケには，細菌がもつPG結合タンパク質のほとんどは保存されていないが，PG結合性SLHドメインを持つタンパク質をコードした遺伝子は4種類（PpSLH1-4）見いだされ，これらの遺伝子の機能解析を行った。4種類のPpSLHs遺伝子の4重遺伝子破壊ラインを作出したところ，葉緑体内に巨大な小胞様構造が観察された。電子顕微鏡観察の結果，この構造は一重膜で覆われていることが分かった。PpSLHsはマルチドメイン構造を持ち， N末端から順に，推定葉緑体移行配列，天然変性領域，１つの膜貫通ドメイン，SLHドメイン，タンパク質間相互作用に関わるcoiled-coil構造，機能未知のC末領域をもつことが推測された。sGFPを用いて4種類のPpSLHsの局在を調べたところ葉緑体周辺部にドット状に局在することが示されたことから，葉緑体包膜間に存在するPGとの関連が示唆された。ドメイン欠損解析の結果，ドット状局在にはC末端の機能未知ドメインが必要であることが分かり，包膜間に存在するPGや未知のタンパク質と相互作用していることが推測された。PpSLH全長タンパク質を大腸菌で発現させることができなかったため，SLHドメインのみ発現させて，PG結合アッセイを試みたが結合能は確認されなかった。巨大小胞膜の由来を探るため，既知の葉緑体膜結合タンパク質をマーカーとし，小胞膜の由来を調査したところ，内包膜由来であることが示唆された。また，4重遺伝子破壊ラインで，PpSLH4を条件的に発現誘導させることができるラインを作成した。現在，このラインを用いて，小胞の形成過程を調べようとしている。PGを持たないシロイヌナズナにもSLHタンパク質が3種類保存されており，3重変異体を作成したところ，巨大小胞を持つ葉緑体は確認されなかったが，野生型より膨潤した葉緑体が観察された。
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Report
(3 results)
Research Products
(5 results)
