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2011 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クロロフィル / 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。本年度は、昨年度行われた7-ヒドロキシメチルクロロフィルa還元酵素(HCAR)の同定を基盤に、HCARの基質特異性を調べることで、クロロフィルbの分解経路の決定を試みた。クロロフィルb分解の最初の過程はクロロフィルb還元酵素(CBR)が触媒する。しかし、この酵素の基質特異性が広いため、クロロフィルbの分解は複数の経路で行われると推論されてきた。しかし、CBRの次の酵素であるHCARは、7-ヒドロキシメチルクロロフィルaのみを基質にし、7-ヒドロキシメチルフェオフォリビドaや7-ヒドロキシメチルフェオフォルビドaは基質にしなかった。これらのことから、クロロフィルbの分解は、クロロフィルb→7-ヒドロキシメチルクロロフィルa→クロロフィルaの経路で進行することが明らかになった。クロロフィルbがこれ以外の経路に入った場合、分解中間体が蓄積し、細胞死が引き起こされることを見出した。また、さまざまな実験から、集光性クロロフィルa/bタンパク質複合体に結合しているクロロフィルbがCBRの基質であることが示された。これらの実験により、本研究で初めてクロロフィルbの分解経路が決定された。

  • Research Products

    (17 results)

All 2012 2011 Other

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 8 results) Presentation (8 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Overproduction of chlorophyll b retards senescence through transcriptional reprogramming in Arabidopsis2012

    • Author(s)
      Sakuraba Y, Balazadeh S, Tanaka R, Mueller-Roeber B, Tanaka A
    • Journal Title

      Plant Cell Physiol

      Volume: (in press)

    • DOI

      10.1093/pcp/pcs006

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Luminescence of singlet oxygen in photosystem II complexes isolated from cyanobacterium Synechocystis sp. PCC6803 containing monovinyl or divinyl chlorophyll a2012

    • Author(s)
      Tomo, T., Kusakabe, H., Nagao, R., Ito, H., Tanaka, A., Akimoto, S., Mimuro, M., Okazaki, S.
    • Journal Title

      Biochim Biophys Acta.

      Volume: (in press)

    • DOI

      10.1016/j.bbabio.2012.02.018

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Alterations in photosynthetic pigments and amino acid composition of D1 protein change energy distribution in photosystem II2012

    • Author(s)
      Yokono, M., Tomo, T., Nagao, R., Ito, H., Tanaka, A., Akimoto, S.
    • Journal Title

      Biochim Biophys Acta.

      Volume: 1817(5) Pages: 754-759

    • DOI

      10.1016/j.bbabio.2012.02.009

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Evolution of a divinyl chlorophyll-based photosystem in Prochlorococcus2011

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

      Proc Natl Acad Sci U S A

      Volume: 108(44) Pages: 18014-18019

    • DOI

      10.1073/pnas.1107590108

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The Oligomeric States of Photosystems and Light-harvesting Complexes in the Chlorophyll b-less Mutant2011

    • Author(s)
      Takabayashi, A., Kurihara, K., Kuwano, M., Kasahara, Y., Tanaka, R., Tanaka, A.
    • Journal Title

      Plant Cell Physiol.

      Volume: 52(12) Pages: 2103-2114

    • DOI

      10.1093/pcp/pcr138

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Monogalactosyldiacylglycerol Synthase Found in the Green Sulfur Bacterium Chlorobaculum tepidum Reveals Important Roles for Galactolipids in Photosynthesis2011

    • Author(s)
      Masuda, S., Harada, J., Yokono, M., Yuzawa, Y., Shimojima, M., Murofushi, K., Tanaka, H., Masuda, H., Murakawa, M., Haraguchi, T., Kondo, M., Nishimura, M., Yuasa, H., Noguchi, M., Oh-oka, H., Tanaka, A., Tamiaki, H., Ohta, H.
    • Journal Title

      Plant Cell

      Volume: 23(7) Pages: 2644-2658

    • DOI

      10.1105/tpc.111.085357

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Identification of the 7-Hydroxymethyl Chlorophyll a Reductase of the Chlorophyll Cycle in Arabidopsis2011

    • Author(s)
      Meguro, M., Ito, H., Takabayashi, A., Tanaka, R., Tanaka, A.
    • Journal Title

      Plant Cell

      Volume: 23(9) Pages: 3442-3453

    • DOI

      10.1105/tpc.111.089714

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Chlorophyll cycle regulates the construction and destruction of the light-harvesting complexes2011

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

      Biophys Biochim Acta

      Volume: 1807 Pages: 968-976

    • DOI

      10.1016/j.bbabio.2011.01.002

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] BN-PAGEにより精製された光合成反応中心の時間分解蛍光スペクトルの測定2012

    • Author(s)
      横野牧生,高林厚史,栗原克宜,田中歩,秋本誠志
    • Organizer
      第52回日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      京都産業大学(京都市)
    • Year and Date
      2012-03-18
  • [Presentation] Divinyl Chlorophyllide Reductaseの性質2012

    • Author(s)
      伊藤寿、田中歩
    • Organizer
      第52回日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      京都産業大学(京都市)
    • Year and Date
      2012-03-18
  • [Presentation] 新規手法による葉緑体タンパク質複合体の網羅的検出2012

    • Author(s)
      高林厚史,栗原克宜,田中亮一,田中歩
    • Organizer
      第52回日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      京都産業大学(京都市)
    • Year and Date
      2012-03-18
  • [Presentation] シロイヌナズナにおける新規Light-harvesting-likeタンパク質の機能解析2012

    • Author(s)
      加藤由佳子、高林厚史、田中歩、田中亮一
    • Organizer
      第52回日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      京都産業大学(京都市)
    • Year and Date
      2012-03-16
  • [Presentation] Light-harvesting chlorophyll-binding proteinと共通するモチーフを持つタンパク質、LIL3の機能解析2012

    • Author(s)
      高橋香織、高林厚史、田中歩、田中亮一
    • Organizer
      第52回日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      京都産業大学(京都市)
    • Year and Date
      2012-03-16
  • [Presentation] シロイヌナズナのクロロフィルb分解における複数経路の検証2012

    • Author(s)
      下田洋輔、伊藤寿、田中歩
    • Organizer
      第52回日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      京都産業大学(京都市)
    • Year and Date
      2012-03-16
  • [Presentation] 生体金属イオン:生命と分子をつなぐメッセンジャー2011

    • Author(s)
      田中歩
    • Organizer
      第84回日本生化学会大会シンポジウム
    • Place of Presentation
      国立京都国際会館(京都府)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-09-21
  • [Presentation] Evolution of chlorophyll metabolism2011

    • Author(s)
      Ayumi Tanaka
    • Organizer
      The Evolution of Photosynthesis and Oxygenation of the Earth
    • Place of Presentation
      The University of New South Wales (Australia)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-06-28
  • [Remarks]

    • URL

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

URL: 

Published: 2013-06-26  

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