Comprehensive Study of the Redox Regulation System for Supporting Chloroplast Functions

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H03241
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 44030:Plant molecular biology and physiology-related
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: YOSHIDA Keisuke 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (40632310)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 増田 建 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (00242305) ; 川合 真紀 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (10332595)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: レドックス制御系 / 葉緑体 / 光合成 / シロイヌナズナ / チオレドキシン

Outline of Final Research Achievements

This study aimed to clarify the redox regulation system for supporting chloroplast functions in plants. Comprehensive research in vitro and in vivo has led to the discovery of new aspects of the redox regulation system. 1) We identified new redox pathways for oxidizing and thereby deactivating chloroplast proteins. We further elucidated the mechanism in which some protein-oxidation pathways work in concert. 2) We identified new target enzymes of the redox regulation. Using biochemical procedures, we further elucidated their redox regulation mechanisms in detail. 3) Using the gene editing technology, we elucidated physiological role of the redox regulation system in planta.

Free Research Field

生化学・植物生理科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本課題で得られた成果は、植物の光合成の重要な制御系として理解されながらもシステム全体像が掴めていなかったレドックス制御系に関して、確実にその理解を推進したものである。特に、研究代表者が2018年に初めて明らかにしたタンパク質酸化システムをさらに詳細かつ拡張的に解明できたことは、基礎学術的に大きな成果である。また、ゲノム編集技術を活用することで、レドックス制御系がバイオマス生産に果たす役割を実証した。この知見は、システム改変によって植物の高機能化を試みるための指針となるものである。