植物N-配糖体加水分解酵素エンド-β-マンノシダーゼの機能

• 研究課題/領域番号: 18770108
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 機能生物化学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 石水 毅 大阪大学, 大学院・理学研究科, 助教 (30314355)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2007
• 研究課題ステータス: 完了 (2007年度)
• 配分額: 3,700千円 (直接経費: 3,700千円); 2007年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円); 2006年度: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
• キーワード: N-配糖体糖鎖 / 植物 / 糖鎖 / 糖質分解酵素 / 糖タンパク質 / フコシダーゼ / マンノシダーゼ / 生化学 / シロイヌナズナ / 糖質加水分解酵素

研究概要

エンド-β-マンノシダーゼ、の機能解明のため、研究実施計画に基づき、以下の研究を進めた。
エンド-β-マンノジダーゼ遺伝子のシロイヌナズナノックダウン変異体では、生長速度が遅い表現型を示した。本年度は、この変異体の生化学的解析を行った。変異体の酵素活性は野生型の30%程度であった。エンド-β-マンノジダーゼが作用して生成するキトビオースの含量は、野生型と変わらなかった。しかし、ハイマンノース型糖鎖が顕著に増えており、マンノースが5つあるタイプのものは5倍以上であった。このことは、液胞での本酵素によるN-配糖体プロセシングが阻害され、糖タンパク質が蓄積し、次いで分解されるべきハイマンソース型糖鎖をもつ糖タンパク質が細胞質に蓄積すると考えられた。これを裏付けるように、糖タンパク質糖鎖の含量は変異体で3倍ほどになっていた。この異常な糖タンパク質の分解により、植物生長が阻害されたと考えられた。
また前年度までに液胞に局在するエンド-β-マンノシダーゼに相互作用するタンパク質を見出していた。このタンパク質をコードする遺伝子クローニングとこのタンパク質の機能解析を行った。この遺伝子は植物で初めて見つけられたタイプのα1,2-フコシダーゼをコードしていた。このタンパク質は細胞壁キシログルカンに対してα1,2-フコシダーゼ活性を示した。つまり、エンド-β-マンノシダーゼは基質を異にするα1,2-フコシダーゼと液胞で相互作用していることを見出した。液胞にはプロテアーゼなど他種類の加水分解酵素が存在し、それらの攻撃から守るために複合体を作り、液胞内での安定性を増していると考えられた。

研究成果

• [雑誌論文] Purification and substrate specificity of UDP-D-xylose:β-D-glucoside a-l,3-D-xylosyltransferase involved in the biosynthesis of the Xylαl-3Xylαl-3Glcβl-O-Ser on epidermal growth factor-like domains. (2007)
  • 著者名/発表者名: Ishimizu, T.
  • 雑誌名: Journal of Biochemistry 141 ページ: 593-600
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stabilization and minimum active component of polygalacturonic acid synthase involved in pectin biosynthesis. (2007)
  • 著者名/発表者名: Ohashi, T.
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 71 ページ: 2291-2299
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of expressed sequence tags from petunia flowers. (2007)
  • 著者名/発表者名: Shimamura, K.
  • 雑誌名: Plant Science 173 ページ: 495-500
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel α1,2-L-fucosidase acting on xyloglucan oligosaccharides is associated with endo-β-raannosidase. (2007)
  • 著者名/発表者名: Ishimizu, T
  • 雑誌名: Journal of Biochemistry 142 ページ: 721-729
  • 査読あり
• [雑誌論文] Purification and characterization of a non-S-RNase and S-RNasesm styles of Japanese pear (Pyrus pyrifolia). (2007)
  • 著者名/発表者名: Norioka, S.
  • 雑誌名: Plant Physiology and Biochemistry 45 ページ: 878-886
  • 査読あり
• [雑誌論文] Purification and substrate specificity of UDP-D-xylose : β-D-glucoside α-1,3-D-xylosyltransferase involved in the biosynthesis of the Xylα1-3Xylα1-3Glcβ1-ο-Ser on epidermal growth factor-like domains (2007)
  • 著者名/発表者名: Ishimizu, T., Sano, K., Uchida, T., Teshima, H., Omichi, K., Hojo, H., Nakahara, Y., Hase, S.
  • 雑誌名: Journal of Biochemistry (in press)
• [雑誌論文] Endo-β-mannosidase, a plant enzyme acting on N-glycans (2006)
  • 著者名/発表者名: Ishimizu.T., Hase, S.
  • 雑誌名: Trends in Glycoscience and Glycotechnology 18・99 ページ: 65-73
  • NAID: 10018117554
• [雑誌論文] Preparation of UDP-galacturomc acid using UDP-sugar pyrophosphorylase (2006)
  • 著者名/発表者名: Ohashi, T., Cramer, N., Ishimizu, T., Hase, S.
  • 雑誌名: Analytical Biocheinistiy 352・2 ページ: 182-188
• [雑誌論文] A retaining endo-β-mannosidase from a dicot plant, cabbage (2006)
  • 著者名/発表者名: Ishimizu T., Hashimoto, C., Kajihara, R., Hase, S.
  • 雑誌名: Journal of Biochemistry 139・6 ページ: 1035-1043
  • NAID: 10018844551
• [学会発表] キシログルカンに作用する新規植物α1,2-フコシグーゼ (2007)
  • 著者名/発表者名: 石水 毅
  • 学会等名: 第80回日本生化学会大会
  • 発表場所: みなとみらい(横浜)
  • 年月日: 2007-12-14
• [学会発表] ペチュニア花部・花粉・花粉管におけるEST解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 西村一馬
  • 学会等名: 日本植物学会第71回大会
  • 発表場所: 東京理科大学
  • 年月日: 2007-09-08
• [学会発表] A novel α-1,2-fucosidase acting on xyloglucan. (2007)
  • 著者名/発表者名: Ishimizu, T.
  • 学会等名: The XIth Cell Wall Meeting
  • 発表場所: コペンハーゲン(デンマーク)
  • 年月日: 2007-08-15
• [学会発表] エンド-β-マンノシダーゼと会合する新規植物α1,2-フコシダーゼ (2007)
  • 著者名/発表者名: 石水 毅
  • 学会等名: 第27回日本糖質学会年会
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2007-08-03
• [図書] Endoglycosidases (2006)
  • 著者名/発表者名: Ishimizu, T.ら丁9名, (Eds.Endo, M., Hase, S., Yamamoto, K., Takagaki, K.)
  • 総ページ数: 255
  • 出版者: Springer-Kodansha
• [備考]
  • URL: http://www.chem.sci.osaka-u.ac.jp/lab/hase