2016 Fiscal Year Annual Research Report
シアノバクテリアのチオレドキシン経路の生理生化学的解析
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16F16798
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
久堀 徹 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (40181094)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
DESCHOENMAEKER FREDERIC 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2016-11-07 – 2019-03-31
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| Keywords | チオレドキシン / シアノバクテリア / 遺伝子破壊 / 還元力伝達 / プロテオミクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
緑色植物やシアノバクテリアなどの光合成生物では、光合成装置の機能と代謝機能の共役を、還元力を伝達することにより制御している。この制御に中心的な役割を果たしているのは、チオレドキシンというチオール基を持ったタンパク質である。チオレドキシンは、分子内にジスルフィド結合を形成可能な二つのシステイン残基を持っており、光合成によって生じる還元力によってこれらが還元され、この還元型のチオール基が次に代謝酵素の持つジスルフィド結合の還元の形で伝達し、これらの活性を制御している。このようなチオレドキシンで酸化還元制御を受ける酵素をチオレドキシンの標的酵素と言うが、どのような酵素が酸化還元制御を受けるかは細胞の機能によって様々である。糸状性のシアノバクテリアであるAnabaena sp. PCC7120の場合には、複数のチオレドキシンを持っているが、これらの複数のチオレドキシンがそれぞれどのような酵素群を酸化還元調節するかについては、その全体像は明らかにされていないし、チオレドキシン個々の生理的な機能の違い、役割分担も明らかになっていない。これを明らかにするために個々のチオレドキシンの破壊株が作製されている。このような破壊株の細胞機能の変化をプロテオミクス技術によって明らかにすることが、本研究の目的である。そこで、本研究では、まず代表的なAnabaenaのチオレドキシンであるTrxM1とTrxCの二つのタンパク質に注目し、これらの遺伝子破壊株について、生理生化学的な解析を行っている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
まず、TrxM1とTrxCの二種類のチオレドキシンの破壊株について、様々な環境条件での生育状況を調べた。ストレスのない条件では、これらの破壊株は野生型と同様の光合成色素を持ち、生育にも差がなかった。しかし、顕微鏡観察によってTrxM1破壊株では、細胞に異常な形態が生じることがわかった。また、二つの破壊株とも線維状の細胞の長さが野生株よりも短かった。これらの遺伝子破壊株で発現しているタンパク質群を、ショットガンプロテオミクス手法によって解析し、野生型のそれと比較した。その結果、アミノ酸生合成系や脂質および細胞壁生合成系に関わるタンパク質群が、いずれの破壊株でも増加していることがわかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
プロテオミクスデータによって示唆された遺伝子破壊株の代謝機能の変化が、実際に細胞内で見られるかどうかを、今後、生理生化学的に調べる。また、チオレドキシンには様々な相互作用相手（還元力の受取手）が細胞内に存在するので、特に上記の生理機能に影響を与える相互作用タンパク質が何であるかを明らかにし、これらタンパク質の酸化還元制御を調べる。また、顕微鏡観察で明らかになった細胞形態の変化についても、電子顕微鏡観察など、微細構造のレベルでどのような変化が起きているのかを調べ、形態変化の原因を明らかにする。
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