植物のプログラム細胞死に及ぼすスフィンゴ脂質合成系酵素の遺伝子発現の影響

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13740464
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Research Institution: Konan University
• Principal Investigator: 今井 博之 甲南大学, 理工学部, 講師 (40278792)
• Keywords: スフィンゴ脂質 / セリンパルミトイルトランスフェラーゼ / スフィンゴイド / 長鎖塩基 / シロイヌナズナ

Research Abstract

スフィンゴ脂質長鎖塩基(以下、長鎖塩基と略す)に化学構造上類似したマイコトキシンは、植物のプログラム細胞死(以下、細胞死と略す)を誘導する。このようなマイコトキシンは、細胞内においてスフィンゴ脂質のde novo合成を阻害し、細胞内に遊離の長鎖塩基を蓄積させる。このことから、近年、細胞死の誘因となるシグナルの一つが、細胞内の遊離長鎖塩基のレベルの増加にあるといわれている。しかし、植物において細胞内の長鎖塩基のレベルと、細胞死の因果関係を直接的に証明した報告はない。本研究の目的は、細胞死におよぼすセリンパルミトイルトランスフェラーゼ遺伝子(AtLCB1、AtLCB2)および長鎖塩基リン酸化酵素遺伝子(AtLCBK1)の遺伝子発現の影響をシロイヌナズナについて調べ、長鎖塩基の細胞内レベルと細胞死の因果関係を解析することである。
現在まで、植物体内に微量に存在する長鎖塩基を定量する方法は確立されていない。そこで本研究ではまず、蛍光分光検出器を使用した高速液体クロマトグラフィー(HPLC)による植物長鎖塩基の微量定量法の開発を行った。試料はシュンギク(Chrysanthemum coronarium)の葉を用いた。葉の全脂質をケイ酸薄層クロマトグラフィーで分離し、O-フタルアルデヒドと反応させてHPLC分析をしたところ、微量のスフィンゴシン(トランス-4-スフィンゲニン)が検出された。このように、植物において遊離の長鎖塩基が定量されたことは初めてである。
すでに単離されたAtLCB2遺伝子は、第5染色体に存在するが、今回新たに第3染色体にAtLCB2のホモログが見つかったので、これをクローニングした。最初に単離した遺伝子をAtLCB2.1とし、そのホモログをAtLCB2.2と名付けた。両遺伝子の器官レベルでのmRNAの蓄積量を調べたところ、茎、葉、花でほぼ同じレベルで存在していた。
現在、シロイヌナズナのT-DNAタグライン(かずさDNA研究所のストック)をスクリーニングし、AtLCB1、AtLCB2、AtLCBK1遺伝子それぞれが破壊されたタグラインを分離している。

Research Products

• [Publications] Kentaro Tamura, Naoto Mitsuhashi, Ikuko Hara-Nishimura, Hiroyuki Imai: "Characterization of an Arabidopsis cDNA encoding a subunit of serine palmitoyltransferase, the initial enzyme in sphingolipid biosynthesis"Plant Cell Physiol.. 42(11). 1274-1281 (2001)