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2007 Fiscal Year Annual Research Report

植物細胞エネルギー・代謝ネットワークを制御する分子マシナリー

Research Project

Project/Area Number 15GS0320
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

長谷 俊治  Osaka University, 蛋白質研究所, 教授 (00127276)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 高尾 敏文  大阪大学, 蛋白質研究所, 教授 (10197048)
栗栖 源嗣  東京大学, 大学院・総合文化研究科, 准教授 (90294131)
大澤 研二  群馬大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50203758)
池上 貴久  大阪大学, 蛋白質研究所, 准教授 (20283939)
Keywords植物 / 蛋白質 / 構造生物学 / プロテオーム
Research Abstract

植物の光合成で生じる強い還元力は、電子キャリアー蛋白質であるフェレドキシン(Fd)を電子供与体とするエネルギー・代謝ネットワークに供給される。この物質同化の特性を還元力の分配機構という切り口から、本年度は物質科学と生理学の両方の観点から研究に取り組んできた。これまでの知見を以下にまとめる。
(a)Fdは多くの酵素との分子間相互作用領域を分子表面に広く備えており、一方、Fd:NADPH酸化還元酵素(FNR)、亜硫酸還元酵素(SiR)等の各酵素はそのFd領域の一部を利用して複合体を形成しているごとが、X線結晶解析、NMR解析、生化学的解析から明らかになった(b)FdとFNRの人工的架橋分子を多数作製し、2分子のトポロジーと分子間電子伝達の関係を明らかにした。蛍光ラベルしたFdとFNRの架橋タンパク質複合体でFRETが生じた(c)葉緑体内でのFd濃度は数十μMから100μMである。電子伝達のパートナーとなる酵素の総量はFdと同程度かそれ以上であると見積もられる。したがって、生理的条件ではFdが過剰量存在するのではなく、各々の酵素が電子キャリアーをめぐって競争関係にあることが分かった。(d)FdとFNRをノックアウトやノックダウンした変異体植物をシロイヌナズナを材料にして選別した。その植物体の表現型とその生理学的解析より、同化能力とタンパク質の機能を個体レベルで明らかにできる実験系を得た。(e)グルタミン合成酵素(GS)は窒素同化の代謝ネットワーク内に位置する酵素であり、アンモニアをアミノ酸へ変換する。本酵素は基質誘導体である除草剤であるPTT等により阻害されるが、PTTとの複合体構造を得ており、除草剤耐性のGSの分子デザインを可能にした。このような農薬耐性酵素の農業利用への応用は重要である。

  • Research Products

    (14 results)

All 2007

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (8 results)

  • [Journal Article] Molecular interaction of Ferredoxin and Ferredoxin-NADP+ reductase from human malaria parasite2007

    • Author(s)
      Kimata-Ariga, Y.
    • Journal Title

      Journal of Biochemistry 142

      Pages: 715-720

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Expression of multiple forms of ferredoxin NADP^+ oxidoreductase in wheat leaves2007

    • Author(s)
      Gummadova, J.O.
    • Journal Title

      Journal of Experimental Botany 58

      Pages: 3971-3985

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Functional, structural and spectroscopic characterization of a glutathione-ligated [2Fe-2S] cluster in poplar glutaredoxin C1.2007

    • Author(s)
      Rouhier, N.
    • Journal Title

      Proceeding of National Academy of Science, USA 104

      Pages: 7379-7384

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] DNA binding and partial nucleoid localization of the chloroplast stromal enzyme ferredoxin: sulfite reductase2007

    • Author(s)
      Sekine, K
    • Journal Title

      FEBS Journal 274

      Pages: 2054-2069

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Coning and characterization of ferredoxin and ferredoxin-NADP^+ reductase from human malaria parasite2007

    • Author(s)
      Kimata-Ariga, Y.
    • Journal Title

      Journal. of Biochemistry 141

      Pages: 421-428

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cores and pH-dependent dynamics of ferredoxin-NADP^+ reductase revealed by H/D exchange2007

    • Author(s)
      Lee, Y.H.
    • Journal Title

      Journal of Biological Chemistry 282

      Pages: 5959-5967

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 植物グルタミン酸合成酵素及びその改変体を用いたフェレドキシンとの分子間相互作用と電子伝達の解析2007

    • Author(s)
      吉田綾子
    • Organizer
      第80回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2007-12-14
  • [Presentation] フェレドキシンを要とする葉緑体電子分配2007

    • Author(s)
      長谷俊治
    • Organizer
      第80回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2007-12-13
  • [Presentation] フェレドキシンとフェレドキシンNADP^+還元酵素との分子間ジスルフィド結合によって形成された人工複合体の電子伝達特性2007

    • Author(s)
      有賀洋子
    • Organizer
      第80回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2007-12-13
  • [Presentation] Molecular machineries for energy conversion and photosyntheticbio-assimilation in chloroplasts2007

    • Author(s)
      Hase, T.
    • Organizer
      The 67th Okazaki Conference
    • Place of Presentation
      岡崎コンファレンスセンター
    • Year and Date
      2007-11-12
  • [Presentation] The crystal structure of plant glutamine synthetase2007

    • Author(s)
      Hase, T.
    • Organizer
      Nitrgen2007 Symposium
    • Place of Presentation
      ランカスター大学、英国
    • Year and Date
      2007-07-29
  • [Presentation] Mutational analysis of the active siter structure of maize glutamine synthetase2007

    • Author(s)
      Yamada, M.
    • Organizer
      Nitrgen2007 Symposium
    • Place of Presentation
      ランカスター大学、英国
    • Year and Date
      2007-07-29
  • [Presentation] Structural insights into the regulation of complex formation between nitrite reductase and ferredoxin2007

    • Author(s)
      Sakakibara, Y.
    • Organizer
      Nitrgen2007 Symposium
    • Place of Presentation
      ランカスター大学、英国
    • Year and Date
      2007-07-29
  • [Presentation] フェレドキシンと亜硝酸還元酵素との蛋白質相互作用と電子伝達機構2007

    • Author(s)
      榊原 由紀子
    • Organizer
      第34回生体分子科学討論会
    • Place of Presentation
      東北大学
    • Year and Date
      2007-06-23

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Published: 2010-02-04   Modified: 2016-04-21  

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