亜鉛で活性化できるフィトケラチン合成酵素の遺伝子を導入した重金属高濃縮植物の作出

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14658171
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 平田 収正 大阪大学, 薬学研究科, 助教授 (30199062)
• Keywords: フィトケラチン / 重金属抱合ペプチド / グルタチオン / Dunaliella tertiolecta / 亜鉛 / カドミウム

Research Abstract

フィトケラチン(PC)は、植物や真核藻類において見出されている重金属抱合ペプチドであり、これらの生物の有害重金属無毒化を担う物質である。本研究では、藻類のPC合成酵素遺伝子の導入により、重金属および酸化ストレスに耐性を有する遺伝子組換え植物を作出することを目的にするものであり、本年度は以下の点について検討を行い、成果を得た。
(1)Dunaliella tertiolectaのPC合成について
緑藻D.tertiolectaでは、植物における最も強いPC合成誘導因子であるカドミウムよりも亜鉛によってPC合成が誘導されることが明らかとなった。
(2)PC合成系中間体の合成酵素活性
亜鉛によってPC合成が強く誘導される機構を明らかにするために、PC合成系中間体であるcysteine、γ-glutamylcysteine(EC)およびglutathione(GSH)の合成酵素活性に対する影響について、亜鉛とカドミウムで比較した。その結果、亜鉛によって、カドミウムよりもGSH合成酵素およびGSH合成系の律速酵素として知られるEC合成酵素活性が有意に上昇した。さらに、亜鉛により細胞内活性酸素種の生成が強く促進された。このことから、亜鉛は活性酸素の生成を惹起し、これによってGSH合成が強く促進され、PC合成のための基質レベルが上昇るため、PC合成量が増大すると考えられる。
(3)PC合成酵素遺伝子のクローニング
RACE法を用いることにより、D.tertiolectaのPC合成酵素遺伝子の部分配列を決定した。

Research Products

• [Publications] Naoki Tsuji: "Enhancement of tolerance to heavy metals and oxidative stress in Dunaliella tertiolecta by Zn-induced phytochelatin synthesis"Biochem. Biophys. Res. Commun.. 293. 653-659 (2002)
• [Publications] Naoki Tsuji: "Regulation of phytochelatin synthesis by zinc and cadmium in Dunaliella tertiolecta"Phytochemistry. 62. 453-459 (2003)