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2010 Fiscal Year Annual Research Report

クロロフィル代謝研究の基盤整備と新展開に向けた総合的研究

Research Project

Project/Area Number 21370014
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

田中 歩  北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (10197402)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 田中 亮一  北海道大学, 低温科学研究所, 准教授 (20311516)
Keywordsクロロフル / 代謝 / 酵素 / 常緑 / 細胞死
Research Abstract

クロロフィル代謝は50年以上にわたる研究によって、その大まかな経路が決定され、さらにそれを担う多くの酵素遺伝子が同定された。しかし、幾つかの酵素がまだ同定されておらず、さらに代謝経路に関しても、未解明な点が残されている。一方、最近の研究によって、クロロフィル代謝は多様な生理現象と深く関わっていることが明らかになり、さらに農学的応用の可能性も指摘されてきた。このような点を背景に、本研究は、(1)クロロフィル代謝に関わる全遺伝子の同定、(2)代謝経路の確定、(3)調節機構の解明、(4)クロロフィル代謝の多機能の解明、(5)応用研究への展開を目指したものである。
特に本年度は、未同定な酵素遺伝子の同定に取り組んだ。クロロフィルaとクロロフィルbの相互転換系をクロロフィルサイクルと呼ぶ。クロロフィルサイクルは、クロロフィルaからクロロフィルbを合成するクロロフィリドaオキシゲナーゼ(CAO)、クロロフィルbを還元し7-ヒドロキシメチルクロロフィルaに転換するクロロフィルb還元酵素(CBR)、7-ヒドロキシメチルクロロフィルaをクロロフィルaに転換する7-ヒドロキシメチルクロロフィルa還元酵素(HCAR)の3つの酵素からなっている。CAOとCBRは既に同定されているが、HCARは未同定のまま残されている。我々は、葉緑体に存在する鉄硫黄-フラビンタンパク質を大腸菌で発現させ、精製した後、この組換えタンパク質がHCAR活性を持っているかを調べた。その結果、このタンパク質は還元型フェレドキシンの存在下で、7-ヒドロキシメチルクロロフィルaをクロロフィルaに転換する活性を持っていることが明らかになった。この遺伝子の欠損株は、7-ヒドロキシメチルクロロフィルaを蓄積することも示された。これらの結果により、クロロフィルサイクルの最後の未同定遺伝子HCARを同定することに成功した。

  • Research Products

    (10 results)

All 2011 2010 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (3 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Chlorophyll cycle regulates the construction and destruction of the light-harvesting complexes.2011

    • Author(s)
      Tanaka R, Tanaka A
    • Journal Title

      Biophys Biochim Acta

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Deregulated chlorophyll b synthesis reduces the energy transfer rate between photosynthetic pigments and induces photoda mage in Arabidopsis thaliana.2010

    • Author(s)
      Sakuraba, Y., Yokono, M. Akimoto, S., Tanaka, R., Tanaka, A.
    • Journal Title

      Plant Cell Physiol.

      Volume: 51(6) Pages: 1055-1065

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Regulation and Functions of the Chlorophyll Cycle in The Chloroplast : Basics and Applications2010

    • Author(s)
      Tanaka R, Ito H, Tanaka A
    • Journal Title

      ed by Rebeiz C.A., Benning, C, Bohnert, H.J., Daniell, J.K., Hoober, J.K., Lichtenthaler, H.K., Portis, A.R., Tripathy, B.C.Springer

      Pages: 55-77

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The cell biology of tetrapyrroles : a life and death struggle.2010

    • Author(s)
      Mochizuki M, Tanaka R, Grimm B, Masuda T, Moulin M, Smith AG, Tanaka A, Terry MJ.
    • Journal Title

      Trends Plant Sci

      Volume: 15 Pages: 488-498

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Identification of a gene essential for protoporphyrinogen IX oxidase activity in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC6803.2010

    • Author(s)
      Kato K, Tanaka R, Sano S, Tanaka A, Hosaka H
    • Journal Title

      Proc Natl Acad Sci USA

      Volume: 107 Pages: 16649-16654

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] LIL3, a light-harvesting-like protein, plays an essential role in chlorophyll and tocopherol biosynthesis.2010

    • Author(s)
      Tanaka R, Rothbart M, Oka S, Takabayashi A, Takahashi K, Shibata M, Myouga F, Motohashi R, Shinozaki K, Grimm B, Tanaka A
    • Journal Title

      Proc Natl Acad Sci USA

      Volume: 107(in press) Pages: 16721-16725

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Enzymes and functions of the chlorophyll cycle.2011

    • Author(s)
      Ayumi Tanaka
    • Organizer
      JAPANESE-FINNISH Seminar 2011 "Future prospects of photosynthetic organisms : from genomes to environment"
    • Place of Presentation
      岡山ロイヤルホテル、岡山市 招待講演
    • Year and Date
      20110301-20110305
  • [Presentation] Enzymes and functions of the chlorophyll cycle.2011

    • Author(s)
      Ayumi Tanaka
    • Organizer
      Swiss-Japan International science seminar : Adaptation of the plastids to various environmental conditions : Evolution, acclimation and regulation.
    • Place of Presentation
      Ollon, Switzerland 招待講演
    • Year and Date
      20110110-20110114
  • [Presentation] Roles of chlorophyll metabolism in the formation and degradation of light-harvesting complexes.2010

    • Author(s)
      Ayumi Tanaka
    • Organizer
      15th International Congress of Photosynthesis.
    • Place of Presentation
      Beijing, China 招待講演
    • Year and Date
      20100822-20100827
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.lowtem.hokudai.ac.jp/plantadapt/

URL: 

Published: 2012-07-19  

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