2018 Fiscal Year Annual Research Report
Metabolism and physiological importance of L-arabinose in plants
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16K07391
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
小竹 敬久 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (20334146)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | UDP-L-アラビノース / 細胞壁多糖類 / UDP-キシロース4-エピメラーゼ / シロイヌナズナ / 組換え酵素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
シロイヌナズナのUDP-グルコース4-エピメラーゼ1（AtUGE1）とAtUGE2は、酷似した立体構造を持つが、前者が高いUDP-L-アラビノース合成活性を持つのに対して、後者は微弱な活性しか持たない。ごく少数のアミノ酸残基の違いがAtUGE1とAtUGE2の基質特異性の違いを生んでいると予想される。動物や微生物では決定されUGEたUGEの立体構造をベースにして、AtUGE1とAtUGE2の構造を予測・比較したが、基質ポケットを構成する残基には違いがなかった。そこで、AtUGE1が属する植物のUGE IファミリーとAtUGE2が含まれるUGE IIファミリーで配列を比較したところ、ポケット入り口の残基とRossmann foldを構成する残基に両者で異なる残基が保存されていることがわかった。
大腸菌で組換えAUGE1と組換えAtUGE2、上記の保存アミノ酸残基をAtUGE1とAtUGE2の間で交換した変異タンパク質を７組作成し、UDP-L-アラビノース合成活性を調べた。このうち、３つのアミノ酸残基では、変異によりAUGE1でUDP-L-アラビノース合成活性が低下し、AtUGE2で活性が上昇した。さらに、これらのアミノ酸残基の変遷を予測すべく、シャジクモやゼニゴケを含めた陸上植物のUGEのアミノ酸配列を調べたところ、３つの残基はそれぞれ異なる時期にUGE Iに獲得されたことが示唆された。
シロイヌナズナのmur4 変異体、uge1 uge3二重変異体、mur4 uge1 uge3三重変異体の細胞壁を部位別に分析したところ、鞘ではmur4 変異体と比べてmur4 uge1 uge3三重変異体で顕著なL-アラビノース含量の低下が見られた。このことから、少なくとも未熟種子を含む鞘では、AUGE1やAtUGE3がUDP-L-アラビノース合成に貢献していると考えられる。
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Research Products
(5 results)
