2006 Fiscal Year Annual Research Report
分子進化に基づいた光合成炭素固定酵素ルビスコの機能改良とその発現植物体の創成
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18688021
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
蘆田 弘樹 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 助手 (50362851)
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| Keywords | 光合成 / ルビスコ / ルビスコ祖先蛋白質 / 紅藻 / Galdieria / 葉緑体形質転換 |
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| Research Abstract |
(1)(a)祖先蛋白質を光合成ルビスコへ進化させる前に、酵素学的解析により進化研究に最適な祖先蛋白質を検索するため、多種の細菌の祖先蛋白質が枯草菌Bacillus subtilis祖先蛋白質と同様にDK-MTP-1-Pエノラーゼ活性を有しているか解析した。同じ枯草菌B.licheniformisとラン藻祖先蛋白質はエノラーゼ活性を有していたが、紅色硫黄細菌、緑色硫黄細菌、紅色非硫黄細菌、偏性嫌気細菌の祖先蛋白質はエノラーゼ活性を有していなかった。この結果から、ルビスコ祖先蛋白質は多様に分子進化していることが明らかとなった(現在、論文作製中)。この結果を受け、祖先蛋白質からルビスコへ人工進化させるターゲットに、ルビスコ触媒必須残基1残基のみが置換されている偏性嫌気細菌祖先蛋白質と機能同定され8残基置換されている枯草菌祖先蛋白質を選抜した。偏性嫌気細菌祖先タンンパク質にルビスコ触媒必須残基を導入した変異祖先タンパク質遺伝子を作製し、大腸菌発現系を構築した。また、枯草菌祖先蛋白質への必須残基導入は現在行っている。
(b)地球上で最も優良な紅藻Galdieriaルビスコのアミノ酸配列と立体構造から優良部位として予想された構造をラン藻ルビスコに導入した。野生型ラン藻ルビスコと比較して、優良部位導入ルビスコは、CO_2識別能力が約1.2倍に上昇した。この結果は、植物ルビスコの改良に重要な情報を与えるものであうたため、優良部位のタバコルビスコへの導入を開始した。(2)GaldieriaルビスコをコードするrbcLを葉緑体形質転換により葉緑体ゲノムに導入したタバコとrbcSを核ゲノムに導入したタバコを作製した。これらを交配することにより、葉緑体にrbcL、核にrbcSを導入したタバコを作製することが可能となった。またGaldleriaルビスコrbcL S両遺伝子を葉緑体ゲノムに導入したタバコも作製した。
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[Journal Article] A new Rubisco-like protein coexists with a photosynthetic Rubisco in the planktonic cyanobacteria Microcystis2006
Author(s)
Carre-Mlouka, A., Mejean, A., Quillardet, P., Ashida H., Saito, Y., Yokota, A., Callebaut, I., Sekowska, A., Dittmann, E., Bouchier, C., de Marsac, N.T.
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Journal Title
Journal of Biological Chemistry 281・34
Pages: 24462-24471
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