光合成における翻訳のレドックス制御と環境応答の分子機構

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21570033
• Research Institution: Saitama University
• Principal Investigator: 西山 佳孝 Saitama University, 大学院・理工学研究科, 准教授 (30281588)
• Keywords: 光合成 / 翻訳系 / EF-G / レドックス制御 / チオレドキシン / タンパク質合成 / ラン藻

Research Abstract

本年度の研究では、ラン藻Synechocystis sp.PCC6803を用いて、翻訳因子EF-Gを介した翻訳系のレドックス制御のメカニズムの解明、および光合成との関連性を明らかにすることを目的とした。
まず、EF-Gの酸化と失活のメカニズムを生化学的手法によって解析した。その結果、EF-Gの失活は、特定の2つのシステイン残基の酸化とそれに伴うジスルフィド結合の形成によるにとが明らかになった。さらに、このジスルフィド結合が、酸化還元酵素のチオレドキシンによって還元され、EF-Gが再活性化されることもわかった。これらの結果から、活性酸素による酸化と失活、およびチオレドキシンによる還元と活性化が、EF-Gのシステイン残基のレドックス状態に依存していることが明らかになった。したがって、EF-Gがチオレドキシンを介したレドックス調節を受け、タンパク質合成を制御していることが考えられる。さらに、チオレドキシンの還元力は主に光合成の電子伝達に由来しているため、光合成電子伝達と翻訳系がチオレドキシンとEF-Gを介してリンクしていることが示唆された。
これまでの研究によって、光合成系の修復・再生が翻訳系によって制御されていることが明らかになっている。したがって、本年度の研究成果と組み合わせると、光合成と翻訳系がレドックス調節によって互いに制御し合っていることが示唆される。

Research Products

• [Journal Article] Differential proteomic analysis using iTRAQ reveals changes in thylakoids associated with Photosystem II acquired thermotolerance in Synechocystis sp.PCC 6803 (2010)
  • Author(s): Rowland, J.G., Simon, W.J., Nishiyama, Y., Slabas, A.R.
  • Journal Title: Proteomics (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis of fatty acids de novo is required for photosynthetic acclimation of Synechocystis sp.PCC 6803 to high temperature (2010)
  • Author(s): Nanjo, Y., Mizusawa, N., Wada, H., Slabas, A.R., Hayashi, H., Nishiyama, Y.
  • Journal Title: Biochimica et Biophysica Acta (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Regulation of translation by the redox state of elongation factor G in the cyanobacterium Synechocystis sp.PCC 6803 (2009)
  • Author(s): Kojima, K., Motohashi, K., Morota, T., Oshita, M., Hisabori, T., Hayashi, H., Nishiyama, Y.
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry 284(28) Pages: 18685-18691
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Physiological impact of thioredoxin- and glutaredoxin-mediated redox regulation in cyanobacteria (2009)
  • Author(s): Nishiyama, Y., Hisabori, T.
  • Journal Title: Advances in Botanical Research 52 Pages: 187-205
  • Peer Reviewed
• [Presentation] シアノバクテリアの強光応答における翻訳因子EF-Gの役割 (2010)
  • Author(s): 江島加余子、西山佳孝
  • Organizer: 日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 熊本大学
  • Year and Date: 2010-03-21
• [Presentation] 強光条件下におけるシアノバクテリアの翻訳因子EF-Gのレドックス制御 (2010)
  • Author(s): 諸田拓哉、小島幸治、日原由香子、本橋健、畠山和佳子、久堀徹、西山佳孝
  • Organizer: 日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 熊本大学
  • Year and Date: 2010-03-19
• [Presentation] Responses of Photosystem II to high temperature and strong light in cyanobacteria (2010)
  • Author(s): Nishiyama, Y.
  • Organizer: Department Seminar, University of Turku
  • Place of Presentation: フィンランド・トゥルク
  • Year and Date: 2010-03-17
• [Presentation] 光化学系IIの高温適応における脂肪酸合成の役割 (2009)
  • Author(s): 西山佳孝
  • Organizer: かずさDNA研究所研究会「ラン藻の分子生物学2009」
  • Place of Presentation: かずさDNA研究所
  • Year and Date: 2009-12-05
• [Presentation] 光合成の強光応答における翻訳因子EF-Gの役割 (2009)
  • Author(s): 江島加余子, 西山佳孝
  • Organizer: かずさDNA研究所研究会「ラン藻の分子生物学2009」
  • Place of Presentation: かずさDNA研究所
  • Year and Date: 2009-12-05
• [Presentation] 光化学系IIの光阻害に対するα-トコフェロールの保護作用 (2009)
  • Author(s): 井上修平, 林秀則, 村田紀夫, 西山佳孝
  • Organizer: かずさDNA研究所研究会「ラン藻の分子生物学2009」
  • Place of Presentation: かずさDNA研究所
  • Year and Date: 2009-12-05