チラコイド膜プロテアーゼFtsHの安定性とTHF1との相互作用

• Project/Area Number: 09F09310
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 外国
• Research Field: 植物分子生物・生理学
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 坂本 亘 岡山大学, 資源植物科学研究所, 教授
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): ZHANG L. 岡山大学, 資源植物科学研究所, 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2009 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2011: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2010: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2009: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
• Keywords: 葉緑体分化 / チラコイド / タンパク質相互作用 / シロイヌナズナ / 光合成 / プロテアーゼ / チラコイド膜

Research Abstract

本研究では、葉緑体の分化と光合成機能維持に関わる鍵因子としてFtsHとTHF1に着目し、それらの相互作用について解析を進めた。前年度までの研究で、FtsHとTHF1の直接的な相互作用は否定されたので、THF1が光化学系IIの周辺、特にアンテナタンパク質LHCIIと相互作用する可能性について検討した。その結果in vivoあるいはin vitroの実験ともにTHF1がLhcb1,2,3と直接結合することが示された。したがって、THF1はLHCIIと結合することでアンテナ分解の制御に関与し、一方でFtsHはチラコイド膜結合方プロテアーゼとしてLHCIIタンパク質を分解し、それらが間接的に作用することでチラコイド膜の維持に関わっていることが推察された。
本研究では更に、新たなチラコイド膜形成因子としてVIPP1タンパク質に着目し、それらの詳細を調べる研究を22年度の後半より行った。これまでの知見から、VIPP1は膜小胞によりチラコイド膜の形成に関わると推論されてきたが、本研究により、VIPP1の多くが包膜にも局在しており、葉緑体包膜の維持に関わる可能性が強く示唆された。今年度は大腸菌で同様の膜維持機能が推定されるpspAタンパク質の欠損株を用いたVIPP1での相補実験を行い、VIPP1が実際にPspAタンパク質と同様の機能をすることを明らかにした。以上の結果より、葉緑体維持に関わる因子としてFtsH,THF1,VIPP1の新たな機能を明らかにした。

Research Products

• [Journal Article] The FtsH Protease Heterocomplex in Arabidopsis : Dispensability of Type-B Protease Activity for Proper Chloroplast Development. (2010)
  • Author(s): Zhang, D., Kato, Y., Zhang, L., Fujimoto, M., Tsutsumi, N., Sodmergen, Sakamoto, W.
  • Journal Title: Plant Cell Volume: 22 Pages: 3710-3725
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Activation of the heterotrimeric G protein alpha-subunit GPA1 suppresses the ftsh-mediated inhibition of chloroplast development in Arabidopsis (2009)
  • Author(s): Zhang, L., Wei, Q., Wu, W., Cheng, Y., Hu, G., Hu, F., Sun, Y., Zhu, Y., Sakamoto, W., Huang, J.
  • Journal Title: The Plant Jounal 58 Pages: 1041-1053
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Essential role of VIPP1 in chloroplast envelope integrity meintenance rather than thylakoid membrane biogenesis in Arabidopsis (2012)
  • Author(s): Zhang, L., Kato, Y., Saigo, K., Otters, S., Vothknecht, V.C., Sakamoto, W.
  • Organizer: 第53回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 京都産業大学
  • Year and Date: 2012-03-16