| 研究概要 |
植物は種子などのシンク細胞中のアミロプラスト中に,子孫のエネルギー源として貯蔵デンプンを合成・蓄積する.貯蔵デンプンは,天然に存在する高度に利用可能なバイオマスであり,人類はこれをカロリー源としてだけでなく,各種産業の原材料としても活用している.したがって,植物のデンプン生合成を詳細に理解することは,エネルギーの確保および増大に直結する重要な課題である.ADPグルコースピロホスホリラーゼ(AGPase)はデンプンのグルコース供与体であるADPグルコース(ADPG)の合成を触媒する酵素であり,その反応は植物デンプン生合成における律速段階と考えられている.イネやトウモロコシなどの穀類では他の植物と異なり,胚乳におけるAGPaseはアミロプラストだけでなく細胞質にも存在し,細胞質で合成されたADPGはトランスポーターを介しアミロプラスト内に運ばれることが知られている.しかし,この特異的なシステムの意義やメリットなど,多くのことが不明のまま残されている.本研究では,このシステムに着目し,その詳細な解明と植物貯蔵デンプン集積量向上の新たな分子基盤を構築することを最終的な目的とした.
イネADPGトランスポーターcDNAを単離し,器官特異的発現を調べたところ,種子に顕著に発現することが明らかとなった.また,その機能を明らかにするため,本遺伝子の大腸菌発現系の構築を試みたが,タンパク質の発現は認められず,宿主やペクターの検討が必要と考えられた.イネAGPaseの6種のサブユニットcDNAを単離し,遺伝子の器官特異的発現パターンから,細胞質型とプラスチド型AGPaseの各サブユニット構成を予測した.両酵素の大腸菌発現を構築した.形質転換体のヨウ素染色から,細胞質型酵素は生体内で高い活性を保持していると考えられた.しかし,精製酵素の特性からプラスチド型酵素の方が高い活性を示し,細胞質型AGPaseの活性は,プラスチド型とは異なる未知の活性化因子に調節されることが明らかとなった.
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