2013 Fiscal Year Annual Research Report
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25251033
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Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
和田 正三 九州大学, 理学(系)研究科(研究院), 特任教授 (60011681)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 葉緑体運動 / アクチン繊維 / 光 / CHUP1 |
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| Research Abstract |
葉緑体光定位運動は光合成の効率化と強光による光傷害回避のため、植物にとって必須の生理反応である。葉緑体は、葉緑体外包膜上のCHUP1により葉緑体アクチン繊維（cp-actin繊維）を重合することによって推進力を得、移動すると考えられる。本研究では、cp-actin繊維の重合過程をin vitro系を使って生化学的に、また各種顕微鏡による構造学の面から詳細に解析し、cp-actin繊維による葉緑体移動における推進力発生機構を解明することを目的としている。本年度はアクチン重合能を持つと予想されるCHUP1-C末端のアクチン重合に関わる生化学的機能を検討した。まず、アクチンの重合によって蛍光強度が上がるピレンアクチン系を用いてin vitroにおけるアクチン重合活性を分光学的に調べた(産総研上田太郎博士との共同研究)。その結果、CHUP1-C末端は単体のアクチン(G-アクチン)の自発的な重合を阻害した。一方電子顕微鏡観察(産総研広瀬博士との共同研究)ではCHUP1-C末端はアクチン繊維に結合することが分ったが、アクチン繊維の先端に結合する場合と側面に結合する場合が見られた。この理由は明らかでない。また、CHUP1-C末端とG-アクチンに結合するプロフィリンの存在下で生成される短いアクチン繊維は、アクチン繊維を束化すると報告されているTHRUMIN1によって束化するのみならず、連結されることが蛍光顕微鏡観察によって明らかになった。これらの結果は更なる詳細な解析が必要であり、現在進行中である。またCHUP1-C末端のG-アクチンとの結合状態を結晶構造から解明するための試み（九州大学神田大輔教授、嶋田睦准教授との共同研究）では、結晶は得られたので来年度はその構造解析を行う。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究は今年度から４年間の継続課題の１年目であり、最終目的のアクチン繊維の重合による葉緑体運動の推進力発生機構の基礎的実験が始まった段階である。CHUP1-C末端のアクチン重合能力はまだ証明されていないが、自発的アクチン重合が阻害されるという事実は、CHUP1-C末端がアクチン重合に深く関わっていることの表れである。またcp-actin繊維の構造形成に重要な機能を持つTHRUMIN1が短いアクチン繊維の連結機能を有しているという本年度の発見は、ジグザクの形状を示すcp-actin繊維の本質、さらに強光下で切断されるcp-actinに最小の長さ(約0.3 μm)があるいう事実と深い関係があると考えられる。またCHUP1-C末端とG-アクチンの複合体の結晶が得られたことは今後の解析に大きな期待が持てる。これらの状況から、本研究は順調に進行していると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
THRUMIN1の短いアクチン繊維の連結能に関しては全反射顕微鏡(TIRF)、および電子顕微鏡による分子レベルの観察が必須であり、来年度の早期に観察を行う。またTHRUMIN１によるアクチン繊維結合能には必須のアミノ酸やリン酸化が関与していると考えられるので、結晶構造解析と伴に重要と考えられるアミノ酸を改変したTHRUMIN１の分子構造と機能を調べる。アクチン繊維の重合能が見られていないCHUP1-C末端の作用に関しては、使用するC-末端の範囲（長さ）が重要と考えられるので、N-末端側、C-末端側ドメインの長さを変えたものを作製し、その重合活性を調べる。またCHUP1-C末端を使用している理由は、全長のCHUP1をバクテリアに作らせることができないことが最大の理由であるので、来年度は全長CHUP1を植物内で過剰発現させ、生成した全長CHUP1の作用を調べたい。神田教授グループとの共同研究である結晶構造解析が進めば、その結果をCHUP1機能の解析に利用する。Cp-actin繊維の重合には単独のCHUP1ではなく、すでに明らかになっているCHUP1と結合し、複合体を形成していると考えられるCHIP1, KACなどのタンパク質との協力が必要と考えられるので、これらの因子の作用も調べる。
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Research Products
(18 results)
