2019 Fiscal Year Annual Research Report
ストレプト植物における葉緑体型ペプチドグリカンの分子機構の解明
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17H03701
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
高野 博嘉 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (70242104)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 葉緑体 / バイオテクノロジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
葉緑体型ペプチドグリカン(ＰＧ)に関する以下の3つの研究を推進した。
(1) 「ＰＧ可視化を指標とした葉緑体ＰＧの単離・構造解析と動態解析」我々は単離したヒメツリガネゴケ葉緑体からＰＧを分画し、イオントラップ型質量分析法を用いて、その基本構造を明らかにしてきた。更に構造の詳細を明らかにすべく研究を進めている。
(2) 「葉緑体型ＰＧシステムの分子機構の解明」(2)-a PBPはＰＧの最終合成に関わる酵素である。ヒメツリガネゴケ葉緑体のPBPと複合体をつくると考えられる候補タンパク質の遺伝子について、解析を進めている。候補遺伝子はヒメツリガネゴケ中には5つホモログが存在しており、そのいくつかについて、単一遺伝子破壊ラインを作成したが、細胞当りの葉緑体数に変化は見られなかった。そこで、分子系統樹においてパラログと見られる2つの遺伝子を同時に破壊したところ、葉緑体数の減少が見られた。また、この2つの遺伝子のタンパク質を大腸菌で発現させ、PG結合能を調べたところPGと結合することが示唆された。(2)-b 細菌が増殖時に二分裂するためには、最終段階で網目状の高分子であるＰＧを切断する必要がある。ＰＧの糖鎖部を切断する酵素MltBと、ペプチド部を切断する酵素Dac(またはVanY)をコードすると考えられる遺伝子をヒメツリガネゴケのゲノム中から見いだしている。MltBおよびDac単一遺伝子発現ラインでは、野生型と比べて葉緑体数がそれぞれ4割、 7割まで減少していた。更に、MltB/Dac二重遺伝子破壊ラインを作成したが、葉緑体数が相加的に減少することはなかった。
(3) 「葉緑体型ＰＧを持つ植物の普遍性と進化に関する研究」ゲノム情報等から裸子植物にもPG合成系が存在している可能性を見い出している。カラマツとオウシュウトウヒからPG合成系遺伝子の単離を開始している。
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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
EMBOワークショップでの招待講演、植物学会・植物生理学会等の国内学会での研究発表を進めており、研究は順調に進展していると考えている。論文発表も進めていきたい。
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| Strategy for Future Research Activity |
葉緑体型ＰＧに関する以下の3つの研究を推進する。
(1)葉緑体ＰＧの単離・構造解析。 ヒメツリガネゴケの葉緑体ＰＧの構造について更に詳しく明らかにしていく。
(2) 葉緑体型ＰＧシステムの分子機構の解明。 (2)-a PBPはＰＧの最終合成に関わる酵素である。PBPと複合体を形成すると考えられる、糖結合ドメインを持つタンパク質について、更に多重遺伝子破壊ラインの作成を進め、機能を明らかにしていく。 (2)-b 細菌のＰＧ合成系・分解系の遺伝子のうち、ヒメツリガネゴケのゲノムにホモログある遺伝子について、それらの機能を明らかにしていく。
(3) 葉緑体型ＰＧを持つ植物の普遍性と進化に関する研究。 裸子植物のＰＧ合成系遺伝子について、更に解析を進めていく。
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Research Products
(9 results)
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[Presentation] AP2/ERF transcription factors regulate salt induced chloroplast division in the moss, Physcomitrella patens.2020
Author(s)
Do, T.H., Prapapron, P., Menaka, A., Takano, H., Yoshioka, Y., Teh O.-K., Fujita, T.
Organizer
第61回日本植物生理学会年会
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[Presentation] Evolution of MurE functions from moss plastid division to angiosperm chloroplast development2019
Author(s)
Kajisa, I, Lin, X., E, Y., Kudo, H., Takio, S., Takechi, K. and Takano, H.
Organizer
iMoss2019
Int'l Joint Research
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[Presentation] Evolutionarily distinct pathways are present to regulate chloroplast proliferation in the moss, Physcomitrella patens2019
Author(s)
Fujita, T., Pongthai, P., Do, H. T., Inoue, N., Yoshioka, Y. and Takano, H.
Organizer
iMoss2019
Int'l Joint Research
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