Scavenging system of reactive carbonyl species in photosynthesis organisms

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26450079
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 三宅 親弘 神戸大学, 農学研究科, 准教授 (80294289)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 光合成

Outline of Annual Research Achievements

葉緑体局在alkenal-one oxidoreductase (ARO)の生理機能を解明するために、野生型シロイヌナズナ(WT)とAOR欠損シロイヌナズナ(delta_AOR)間で、種々のストレス下での活性カルボニル量の比較解析を行った。我々は、人為的に葉緑体チラコイド膜で活性酸素(ROS)を生成させることができる手法（パルス処理）を開発してきた。このROS生成ストレス処理を両植物へ施すと、delta_AORにおいて活性カルボニルの蓄積を認めることができた。生成蓄積した活性カルボニルの量はパルス処理の時間の経過とともに多くなり、また光合成電子伝達活性の低下と負の相関を示した。これらの結果は、AORが光合成電子伝達系の酸化障害抑制に貢献している可能性を示している。さらに、低温処理によりdelta_AOR植物では、活性カルボニルの蓄積がWTと比べ顕著に増加していた。このとき、光合成の能力もWTと比べ低下の程度が大きかった。低温では、光合成の能力が低下し、活性酸素生成の危険度が増加する。この時生成するROSによる活性カルボニルの消去が低温光合成能維持に不可欠であると考えられた。また、これらストレスで蓄積する活性カルボニルによるROS関連遺伝子の発現誘導を検討した。WTおよびdelta_AORをパルス処理すると、スーパーオキシドラジカルおよび過酸化水素応答遺伝子の発現が確認され、そしてdelta_AORにおいて、これら遺伝子の発現誘導の程度がWTと比べて大きかった。これらの結果は、delta_AORにおいて消去されず蓄積する活性カルボニルによるさらなる生体成分のダメージの結果酸化障害が増強されていることを示唆していると考えられた。これらの解析を通して、ROSと活性カルボニル生成・消去のネットワーク解明に研究を展開していくことを考えている。