2014 Fiscal Year Annual Research Report
植物葉緑体内包膜における蛋白質輸送メカニズムの完全解明
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26291060
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
中井 正人 大阪大学, たんぱく質研究所, 准教授 (90222158)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 葉緑体 / プラスチド / オルガネラ / 植物 / 細胞内タンパク質輸送 / 進化 / タンパク質膜透過 / 内共生 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
現在の高等植物においては、葉緑体ゲノムには１００種類程度の蛋白質がコードされているにすぎず、およそ３０００種類を超える多様な蛋白質が核ゲノムにコードされており、それぞれの発現が複雑な制御を受けている。このような多種多様な蛋白質の働きを統合して複雑な機能を持つオルガネラを形成維持することは、単に遺伝子発現のレベルでの調節だけでは不可能である。転写翻訳後のさまざまなレベルでの調節が必要である。その調節の重要なひとつが、プラスチドへ蛋白質を輸送し配置する分子装置によるものであることが、ここ数年の解析で明らかにされつつある。プラスチド外包膜には様々なプラスチド蛋白質を認識するTOCレセプターが複数種存在し、光合成に関与する蛋白質とハウスキーピング的に働く蛋白質とを異なる親和性で認識することで、それぞれの輸送効率を維持しつつ独立して機能することが可能となっている。このような輸送制御は異なるプラスチドのアイデンティティ、言い換えれば異なる細胞のアイデンティティを形成するのに重要な役割を担っていると考えられている。一方、内包膜に存在するTIC 蛋白質輸送装置にも、異なるグループに異なる親和性を有する２種類の輸送装置が存在する事が、我々の研究から明らかになってきた。本年度の解析により、メジャーな光合成関連の蛋白質の輸送に関与するTIC輸送装置に加えて、非光合成型の蛋白質の輸送や、非光合成組織での蛋白質の輸送に関与していると予想されるTIC輸送装置の構成因子に関する手がかりを得ている。現在、ATP依存性のモーター蛋白質複合体の機能解明と合わせて詳細な解析が進行中である。
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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
これまで解析の中心であったTIC複合体は、主として光合成関連のタンパク質の輸送を、光合成組織である葉などで行なっている輸送装置であり、根などの非光合成組織や、ハウスキーピングタンパクの輸送には、マイナーな輸送装置が関与する事が予想されていた。しかし、マイナーな輸送装置は、存在量が少なく、これまでは解析が困難であった。しかし、最近我々が単離同定したイネ科の輸送装置は、このマイナーな輸送装置に直接関連していると強くし刺される事が分かり、今後飛躍的に解析が進む可能性がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
上述したように、メジャーな輸送装置欠くイネ科植物では、マイナーな輸送装置が何らかの原因により、植物体全体にわたって使われるようになったと推測される。そして、最近、このイネ科の輸送装置のコンポーネントをすべて同定する事ができた。その結果、この輸送装置が、内共生後、葉緑体を確立していく過程で、まず最初に形成された輸送装置に、おそらく近い形をしている出あろう事が 比較ゲノム解析から分かっている。今後は、そのような進化的見方も加えながら、葉緑体内包膜の輸送メカニズム全般に迫る予定である。
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