大腸菌の可視光感受性変異株を利用した高等植物のポルフィリン合成系遺伝子群の解析

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11480201
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 井口 八郎 京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (20028195)
• Keywords: ポルフィリン / フェロキレテース / PPOX / CPOX / シロイヌナズナ / キューリ / ダイズ / 大腸菌

Research Abstract

i)ダイズのcDNA-λファージ・ライブラリーから、大腸菌のhemG欠失変を相補するクローンとして、プロトポルフィリノーゲン・オキシダーゼ(PPOX)の遺伝子をもつクローンの分離に成功した。この遺伝子のDNA塩基配列を決定し、502アミノ酸からなるORFを見出した。ホモロジ-検索の結果、シロイヌナズナのミトコンドリアのプロトポルフィリノーゲン・オキシダーゼと67%の高いホモロジーがあることがわかった。
ii)キューリのフェロキレテース(FC)を大腸菌細胞で過剰発現させる系を開発し、抽出・精製した酵素について、その性質を調べた。また、この酵素のキューリ植物体各種組織における発現や局在性を調べ、光で誘導されないこと、光合成を行っていない組織で発現がみられることを明らかにした。そしてこのことからキューリには別のタイプのフェロキレテースが存在することを予測した。
iii)大腸菌の変異株を用いて、ポルフィリン合成経路の大腸菌プロトポルフィリノーゲン・オキシダ-ゼ関与のステップに興味ある発見をした。すなわち、このステップを触媒するプロトポルフィリノーゲン・オキシダーゼが完全になくなっても、一つ前のステップの酵素であるコプロポルフィリノーゲン・オキシダーゼ(CPOX)が過剰に供給されるとプロトポルフィリノーゲン・オキシダーゼの代わりになりうることを見出した。このことからin vivoの反応においてはコプロポルフィリノーゲン・オキシダーゼには弱いプロトポルフィリノーゲン・オキシダ-ゼ活性が存在すると推測した。

Research Products

• [Publications] S.Narita: "Oxidation of protoporphyrinogen IX mediated by the Escherichia coli aerobic coproporphyrinogen oxidase"Molec. Gen. Genet.,. 261. 1012-1020 (1999)
• [Publications] N.Kanjo: "Nucleotide sequence of cDNA clone encoding ferrochelatase from rice"Plant Physiol. (Gene Register). 115. 1729 (1998)