2022 Fiscal Year Research-status Report
ストレス応答シグマ因子による光合成の新しいストレス適応機構とその進化
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21K06238
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| Research Institution | Setsunan University |
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Principal Investigator |
椎名 隆 摂南大学, 農学部, 教授 (10206039)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菅 裕 県立広島大学, 生命環境学部, 教授 (30734107)
石崎 陽子 摂南大学, 農学部, 助手 (50423869)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 葉緑体 / シグマ因子 / ストレス応答 / 転写制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
チラコイド膜の光化学系IおよびIIの反応中心タンパク質は、葉緑体ゲノムにコードされており、主にバクテリア型のRNAポリメラーゼPEPによって転写される。シグマ因子はPEPの転写開始因子で、プロモーター認識に重要な働きをしている。シグマ因子は核ゲノムにコードされており、それぞれのシグマ因子が異なる葉緑体遺伝子の転写に関係している。SIG5は、強光などのストレスで誘導される唯一のシグマ因子で、光化学系IおよびIIの反応中心タンパク質遺伝子の転写に関わると考えられている。特に、光化学系II反応中心のD2タンパク質をコードするpsbDの光応答プロモーター(LRP)の転写に必要であることが知られている。しかし、SIG5の生理的役割には不明の点が多い。
(1) SIG5は強い光ストレス適応に関係することが知られていたが、350μmolm-2s-1の弱い光ストレスにも関わることがわかった。今後、光適応反応における役割についても評価していく。(2) SIG5の発現は強光ストレス、塩ストレス、ABAによる誘導を受けるが、LRPの活性化は、強光ストレスおよびABAによってのみ見られることがわかった。葉緑体への輸送が強い光およびABA依存であることが考えられ、今後その検証を進める。(3) 葉緑体包膜の機械受容チャネルMSL2が、孔辺細胞のABA応答時の葉緑体浸透圧調節に関係することを明らかにしている。msl2欠失変異体では、SIG5および光化学系反応中心タンパク質の発現が低下しており、MSL2とSIG5との関係が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究の目的の一つは、SIG5によるpsbDの光応答プロモーター(LRP)の特異的認識機構を明らかにすることである。そのために、psbD LRP構造の解析およびLRP活性化に関わるDNA結合因子の同定を計画している。しかし、これらの研究を推進するための実験系の構築に予定以上の時間がかかっており、まだ十分な結果が得られていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は以下の研究を重点的に進めていく。(1)光適応反応におけるSIG5の役割について、詳細に検討を進める。(2)SIG5の葉緑体への輸送制御について、GFP融合SIG5の挙動解析から明らかにする。(3)psbD LRP構造の解析およびLRP活性化に関わるDNA結合因子の同定の研究を加速する／また、SIG5の進化を解析していくために、変異型SIG5を構築し、その機能発現に必要な構造の解析を進めていく予定である。(4)SIG5の発現制御に関わる新しい因子として、葉緑体包膜の機械受容チャネルMSL2を同定している。今年度は、SIG5とMSL2の関係についても研究を強化していく。
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| Causes of Carryover |
SIG5の活性化機構についての解析系の研究が若干遅れているため、それを利用した研究経費を2023年度に執行する。
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