種子貯蔵タンパク質の生合成と分解に関与するプロテアーゼに関する研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09760123
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 渡邉 寛人 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 助手 (20270895)
• Keywords: イネ / 貯蔵タンパク質 / プロテアーゼ

Research Abstract

種子貯蔵タンパク質は、生合成過程において限定分解を受けて前駆体より成熟化する。本年度はイネ種子において限定分解を担うと考えられるAsn残基特異的なプロテアーゼ(AEP)の性質について検討した。
イネ種子AEPはプロペプチドを有する前駆体として合成される。まず、既に取得したイネ種子AEPのcDNAを用い、組み換えAEP前駆体タンパク質を大腸菌により大量発現させた。その結果、このタンパク質は不溶性の封入体として発現し、そのままでは活性を持たず、酵素化学的性質をしらべることは困難であった。そこで、不溶性発現タンパク質の可溶化・再構成を試みた。その結果、0.7%N-lauryl sarcosineにより可溶化し、その後還元型および酸性型グルタチオンの存在下で透析を行ってN-lauryl sarcosineを除くことにより、可溶性の組み換え体を得た。
次に組み換え体の酵素活性を検討した。基質として、イネ種子の主要な貯蔵タンパク質であるグルテリンのプロセシング部位周辺の配列GCPNGLDETFのペプチドを用いた。このペプチドを組み換え前駆体タンパク質とインキュベートし、生成物をHPLCで精製した後、その構造をしらべた結果、生成物はGCPNとGLDETFであった。このことからイネ種子AEPは正確にAsn残基のC端末側を切断することが明らかとなり、また実際にイネ種子においてグルテリンの成熟化に関与していることが強く示唆された。このとき前駆体タンパク質は自己触媒的に成熟酵素となっていると考えられる。
さらにノーザン分析によりmRNAの発現状態を観察したところ、イネ種子AEPは種子の登熟・発芽の両過程にわたって発現していることが確認された。