2011 Fiscal Year Annual Research Report
光合成生物におけるアスコルビン酸生合成経路の多様性と調節機構の解明
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21380207
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| Research Institution | Shimane University |
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Principal Investigator |
石川 孝博 島根大学, 生物資源科学部, 教授 (60285385)
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| Keywords | バイオテクノロジー / 遺伝子 / アスコルビン酸 / 代謝調節機構 / 光合成生物 |
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| Research Abstract |
光合成生物におけるアスコルビン酸生合成経路解明のため、マンノース/ガラクトース経路とガラクツロン酸経路を有するヒメツリガネゴケを対象にし、昨年度から作製・単離を進めてきたアルドノラクトナーゼ(AL)およびVTC3遺伝子の破壊株を用いて以下の知見を得た。AL破壊株(AL-KO)では、定常状態の原糸体で野生株と比べアスコルビン酸量が2倍に増加していた。AL-KOのガラクトノラクトン脱水素酵素活性が10倍に増加していたこと、酸化型アスコルビン酸還元酵素活性が2倍～4倍に増加していたこと、さらに組換え体ALは酸化型アスコルビン酸分解活性を有していたことから、ALはガラクツロン酸経路によるアスコルビン酸の供給よりむしろネガティブレギュレーターをして、マンノース/ガラクトース経路およびアスコルビン酸再還元系の制御に関わっていることが示唆された。VTC3遺伝子の破壊株の解析から、同遺伝子はリン酸化・脱リン酸化を介してアスコルビン酸レベルの光調節に関与していることが示された。また、果実のアスコルビン酸積機構についてもトマトMicroTomを用いて解析を行い、成熟段階に伴って果実内に蓄積するアスコルビン酸は未熟段階における葉からのアスコルビン酸の転流とマンノース/ガラクトース経路が供給源として重要であり、完熟段階ではガラクツロン酸経路の活性化が関わっていることを明らかにし、豊富にアスコルビン酸を含む果実の調節機構を初めて提唱した。さらに植物アスコルビン酸生合成光調節の分子機構解明のため、シロイヌナズナのマンノース/ガラクトース経路上、最も光応答性の顕著なVTC2/VTC5遺伝子に着目し解析した。GFPとVTC2の融合タンパク質の解析から、VTC2は細胞質と核に局在すること、暗条件下では細胞質の蛍光が消失し、核にのみ強いシグナルが観察されたこと、光照射により細胞質にGFP蛍光の広がりが観察され、明暗条件下でのVTC2タンパク質の局在の違いが、アスコルビン酸レベルの光調節に関連している可能性を指摘した。
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Research Products
(17 results)
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[Journal Article] Translocation and the alternative D-galacturonate pathway contribute to increasing ascorbate level in ripening tomato fruits together with the D-mannose/L-galactose pathway2012
Author(s)
Badejo, A. A., Wada, K., Gao, Y., Maruta, T., Sawa, Y., Shigeoka, S., Ishikawa, T.
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Journal Title
J. Exp. Bot.
Volume: Vol.63
Pages: 229-239
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Expression of aspartyl protease and C3HC4-type RING zinc finger genes are responsive to ascorbic acid in Arabidopsis thaliana2011
Author(s)
Gao, Y., Nishikawa, H., Badejo, A. A., Shibata, H., Sawa, Y., Nakagawa, T., Maruta, T., Shigeoka, S., Smirnoff, N., Ishikawa, T.
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Journal Title
J. Exp. Bot.
Volume: Vol.62
Pages: 3647-3657
DOI
Peer Reviewed
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