植物のタンパク質貯蔵機能における硫黄吸収・同化と変換系の分子制御

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12138202
• Research Institution: CHIBA UNIVERSITY
• Principal Investigator: 斉藤 和季 千葉大学, 大学院・薬学研究院, 教授 (00146705)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 野路 征昭 千葉大学, 大学院・薬学研究院, 助手 (80271534)
• Keywords: 硫黄代謝 / 種子貯蔵タンパク / プロテオミクス / プロテオーム / 質量分析計 / シロイヌナズナ

Research Abstract

種子は次世代の発芽に必要な窒素や硫黄などの栄養素をタンパク質として貯蔵している。硫黄欠乏条件において植物は、含硫アミノ酸含量の異なる複数のタンパク質の蓄積比を変化させ、窒素源としてのタンパク質蓄積量を保つことが知られている。本研究では、植物種子の硫黄欠乏条件下での環境応答やその制御機構の解明を目的としてシロイヌナズナ種子のプロテオーム解析を行った。シロイヌナズナの野生型株およびmto1変異株を硫黄欠乏条件下および通常条件下で栽培した。得られた完熟種子より抽出したタンパク質を二次元電気泳動で分離し、マトリックス支援レーザー脱離イオン化-飛行時間型質量分析計にて同定した。主要な種子貯蔵タンパク質の各サブユニッ卜はそれぞれが複数のスポットとして検出され、そのいくつかの蓄積量に変化がみられた。硫黄欠乏条件下で12S種子貯蔵タンパク質の1つであるCRA1の前駆体タンパク質の蓄積量が増加していた。CRA1は硫黄欠乏条件において各サブユニットへの翻訳後プロセシングが抑制されたと考えられる。また、CRA1のαサブユニットでは蓄積量の減少するスポットが観察された。もう一つの12S種子貯蔵タンパク質であるputative cruciferinについてはβサブユニットで蓄積量の増加するスポットが観察された。各スポットを消化酵素で分解した後にMALDI-TOFMSにかけ、C末端側に相当するペプチドの分子量を解析した結果、通常条件下で、これらの種子貯蔵タンパク質ではC末端のアミノ酸が1つずつ失われてゆく断片化が起こっていることが明らかになった。さらに硫黄欠乏条件下では、この断片化が抑制されることが推定された。この他にも、いくつかのタンパク質について蓄積量の変化が観察された。本研究により種子貯蔵タンパク質は硫黄欠乏条件下で異なる翻訳後切断や修飾を受けていることが示唆された。

Research Products

• [Publications] Masami Yokota Hirai, Toru Fujiwara, Motoko Awazuhara, et al.: "Global expression profiling of sulfur-starved Arabidopsis by DNA macroarray reveals the role of O-acetyl-L-serine as a general regulator of gene expression in response to sulfur nutrition."The Plant Journal. 33. 651-663 (2003)