2020 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

Research Project

Project/Area Number	17H03701
Research Institution	Kumamoto University
Principal Investigator	高野博嘉熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (70242104)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2021-03-31
Keywords	葉緑体 / バイオテクノロジー
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」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ることで、コケ植物の葉緑体ＰＧが灰色植物の葉緑体ＰＧと同様の二糖ペンタペプチドの基本構造を持つことを明らかにした。 (2) 「葉緑体型ＰＧシステムの分子機構の解明」細菌は、細胞分裂時などに分解したＰＧを再利用する機構を持つ。ＰＧの再利用系の酵素NagZおよびLdcA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から見いだした。GFPとの融合タンパク質を用いた実験では、これらの酵素が葉緑体に局在することが示唆された。単一遺伝子破壊ラインを作成したが、葉緑体数の減少等の形質は見られなかったため、多重遺伝破壊ラインの作成が必要かもしれない。また、細菌のＰＧ合成系において、細胞質中で作られたＰＧ前駆体をペリプラズムに輸送するMurJの相同遺伝子もヒメツリガネゴケのゲノムから見出した。遺伝子破壊ラインを作成したところ、他のＰＧ合成系遺伝子破壊ラインと同様に、葉緑体分裂阻害による巨大葉緑体が出現した。 (3) 「葉緑体型ＰＧを持つ植物の普遍性と進化に関する研究」ＰＧのペプチド鎖合成時に3番目のアミノ酸を付加するMurEは、ヒメツリガネゴケではＰＧ合成を介して葉緑体分裂に関与し、遺伝子破壊ライン(ΔppmurE)は巨大葉緑体を持つ。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出している。オウシュウトウヒから単離したMurE遺伝子がΔppmurEの形質を相補できることを示唆する実験結果を得ており、裸子植物でも葉緑体ＰＧが存在している可能性が考えられる。
Research Progress Status	令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	令和2年度が最終年度であるため、記入しない。