超低温保存が可能な種子における天然変性蛋白質の卓越した保護活性の分子機構
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18H02222
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 39060:Conservation of biological resources-related
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
原 正和 静岡大学, グリーン科学技術研究所, 教授 (10293614)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
今井 亮三 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 生物機能利用研究部門, 主席研究員 (90291913)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2018: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000)
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| Keywords | デハイドリン / タンパク質保護 / 天然変性タンパク質 / 超低温保存 / 蛋白質保護 / 天然変性蛋白質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物の種子には、超低温保存（液体窒素保存）が可能なものと、冷蔵保温すら不可能なものがある。しかし、この違いがどのような分子的要因によって決定されているのか、未だ解明されていない。本研究の実施者は、種子胚に存在し、種子の低温保存性と関連がある植物固有の天然変性蛋白質（デハイドリン）の保存領域が、低温感受性モデル酵素の超低温失活を僅か0.001%レベルでほぼ完全に抑止することを見出した。これは、通常の蛋白質保護剤が%レベルで作用することと比較すると驚異的な活性である。本研究では、デハイドリン保存領域による蛋白質超低温保護活性のメカニズムを究明する。本年度においては、活性配列であるKセグメントの疎水性アミノ酸に着目した研究を実施した。計画に従い、凍結感受性酵素である乳酸脱水素酵素（LDH）の失活、凝集、変性をモニターしたところ、KセグメントはLDHの失活、凝集、変性を抑制したが、その抑制活性は、デハイドリンそのものの活性より3～10倍低かった。そこで、デハイドリンには、Kセグメント以外にも凍結保護活性を示す部分があると仮定し、その同定に注力した。結果、ドメイン分割試験から新たな活性セグメントを見出すことに成功した。このセグメントは、Kセグメント同様、デハイドリンの配列にはマイナーな疎水性アミノ酸が複数含まれていた。しかし、Kセグメントとの相同性は低く、両者の間に存在する活性発現機構の普遍性を調査する必要がある。
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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
予定通り、シロイヌナズナのデハイドリンAtHIRD11のKセグメントについて、LDHの失活、凝集、変性をモニターし、その保護活性を確定した。疎水性アミノ酸の改変により、これらの活性が消失することも確認できた。AtHIRD11本体との活性比較からKセグメント以外の活性配列の存在を予測し、新規のセグメントを見出した。現在、本セグメントについて、ウェットとドライの両方から調査を進めており、新しい発見の萌芽と期待できる。一方、インビボの試験は、やや停滞している。以上を総合的に判断して、上記の評価区分となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
計画通り、次年度は、Kセグメントの物理化学的性質の研究に取り組むが、今年度、新たに、Kセグメント以外の活性配列を発見したことから、本新配列のKセグメントとの機能的構造的な相違を明らかにし、最終的には、こうした凍結保護活性ペプチドに普遍的に存在する特性を明らかにし、本研究の最終目的をより意義深いものにしたい。シロイヌナズナの初期めばえを種子胚とみなしたモデル系もまた、実施してゆきたい。
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Report
(1 results)
Research Products
(3 results)
