シグナル分子としてのキシログルカンオリゴ糖の代謝および受容機構

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08874113
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 西谷 和彦 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (60164555)
• Keywords: キシログルカン / タバコ培養細胞 / シグナル / 細胞壁 / エンド型キシロベルカン転移酵素 / 遺伝子 / 植物 / 生長

Research Abstract

植物細胞壁由来のキシログルカンオリゴ糖(XGオリゴ糖)が生長制御に於いて、一種のシグナルとしての機能を持つらしいことを示唆した最初の事例が1984年に報告されて以来、様々な植物で伸長生長や分化過程に対するXGオリゴ糖の生理作用が解析されてきた。しかし、XGオリゴ糖がシグナル分子、すなわちオリゴサッカリンとして植物体内で実際に機能しているか否かについては未だ議論が分かれ、その分子過程についての実証的な知見は皆無である。本研究はキシログルカン受容体やシグナル分子生成機構といった視点からのオリゴ糖の機能解明を目指したものである。エンド型キシログルカン転移酵素(EXGT)は細胞壁中のキシログルカン分子の切断や繋ぎ換えを触媒する酵素として1992年にアズキより単離された酵素である。このEXGTは比較的大きな遺伝子ファミリーを形成し、その各メンバーは細胞壁中のキシログルカン高分子の切断や繋ぎ換えに関与するだけでなく、XGOリゴ糖の生成・分解やその受容過程に関与する可能性が考えられる。もし、XGオリゴ糖がシグナル分子として機能するのであれば、EXGTはその信号の発信、減衰、受信などの過程において、重要な機能を担うことになる。本研究では、この仮説の妥当性を検証することを目的としてシロイヌナズナ及びタバコ培養細胞BY-2を用いてEXGTの生理機能の解析を進めてきた。その結果、形質転換体を用いたEXGT機能の解析によりEXGTが細胞壁の高次構造の構築に関与していることを示す事を示した。また、in vitroの系ではEXGTが細胞壁中のXGオリゴ糖を細胞壁に固定し、結果として、細胞壁中のオリゴ糖濃度の調節に関与しうる可能性を示した。

Research Products

• [Publications] Nishitani,K.: "The role of endo xyloglucan transferase in the organization of plant cell walls" Int.Rev.of Cytology. 173. 157-206 (1997)
• [Publications] 西谷和彦: "アポプラスとの枠組みの構築" 化学と生物. 35. 790-797 (1997)
• [Publications] 西谷和彦: "植物ホルモンと細胞の形" 学会出版センター(今関英雅・柴岡弘郎編), 109-119 (1998)