葉緑体ガラクトリパーゼ遺伝子の単離と発現機構の解析

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04640633
• Research Institution: Hokkaido Tokai University
• Principal Investigator: 榊 剛 北海道東海大学, 工学部, 助教授 (70124344)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田中 浄 国立環境研究所, 生物圏環境部, 室長 (50124350)
• Keywords: ガラクトリパーゼ遺伝子 / ガラクト脂質 / インゲン葉緑体 / 環境ストレス / 脂質代謝系 / ウェスタンブロッティング

Research Abstract

本年度は、既に調製済みのインゲン葉ガラクトリパーゼ抗血清を用いて、ガラクトリパーゼタンパク質の免疫学的研究を行うとともに、ガラクトリパーゼによって引き起こされる葉緑体脂質の新規代謝系が、各種環境ストレスに曝した植物葉において共通して発現するかどうかを検討した。
1.インゲン葉の粗酵素液を、SDS-、Native-電気泳動によって分離しウェスタンブロッティングを行ったところ、バックグランドが著しく高かったが、デオキシコール酸を含むNative-電気泳動の後ウェスタンブロッティングを行ったところ、ガラクトリパーゼタンパク質が単一バンドとして検出されることが判明した。
2.インゲン葉から得た粗酵素液のガラクトリパーゼ活性は、抗血清によって完全に阻害されることが分かり、インゲン葉には、免疫学的に異なるガラクトリパーゼのイソ型酵素は存在しないことが示唆された。
3.インゲン品種間で、ガラクトリパーゼ活性に3,000倍を越える差があることを見出している。上述の電気泳動法を用いてウェスタンブロッティングを行ったところ、活性の高低に対応してタンパク質量に著しい差が見出され、ガラクトリパーゼタンパク質の発現量がインゲン品種間で異なっていることが判明した。
4.大気汚染(オゾン)障害の初期にホウレンソウ葉に見出される新規脂質代謝系は、ガラクトリパーゼの作動が引金になっていることを証明している。タバコ、ソラマメ、トマトなど9種の植物をオゾンに、ホウレンソウを二酸化硫黄に、ソラマメ葉をプロトプラストの単離に、ホウレンソウ、大麦、キュウリを水欠乏に曝したところ、全てのストレス処理でオゾンの場合と同一の代謝経路が作動することが分かった。これらの事実から、大気汚染のみならず多様な環境ストレスに共通してガラクトリパーゼが機能することが示唆された。