植物の生産性を向上させるためのデンプン生合成酵素の機能変換

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11660068
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 伊藤 浩之 北海道大学, 大学院・農学研究科, 助教授 (10241366)
• Keywords: デンプン生合成 / アロステリック調節 / ADPglucose pyrophosphorylase / 形質転換植物 / 変異酵素

Research Abstract

植物のADPglucose pyrophosphorylase(AGPase)は2つの小サブユニット(SS)と2つの大サブユニット(LS)からなる4量体であり、3-phosphoglycerate(3-PGA)とPiにアロステリックに調節されている。小サブユニットが主として触媒活性を有し、大サブユニットがアロステリック調節を受けている。Arabidopsis TL46植物は、葉におけるAGPase LSを欠損している変異体であり、葉におけるAGPase活性および同化デンプン量がめざましく減少している。AGPaseによるデンプン生合成の量的変換を目指し、TL46植物の欠損しているAGPase LSに対応する遺伝子を健全植物から単離し、アロステリック変異体を作製し、さらに変異遺伝子をTL46植物に戻すことを計画した。
すでにジャガイモのAGPase LS遺伝子のランダム変異の結果得られた情報を基に、健全植物から単離したAGPase LS cDNAに部位特異的変異を導入し、大腸菌を用いた発現系を用いて導入変異の特性を評価した。さらに、Arabidopsis AGP SS cDNAと変異AGPase LS cDNAを有する組換え大腸菌よりAGPaseを精製し、酵素化学的性質を調べた。その結果、アロステリック感受性が変化したAGPase、すなわちPiによる阻害を受けにくく、3-PGAの濃度が低くても活性化される変異酵素の単離に成功した。
次に、健全植物より14イントロン・15エクソンからなるADPase LS遺伝子をプロモーター領域を含むように単離した。この遺伝子に、先に得られたアロステリック変異を部位特異的変異法により導入した。作製した変異遺伝子をTL46植物に導入後、得られる形質転換植物の解析を計画している。