| 研究課題/領域番号 |
19H03252
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分44030:植物分子および生理科学関連
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| 研究機関 | 立命館大学 |
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研究代表者 |
石水 毅 立命館大学, 生命科学部, 教授 (30314355)
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| 研究分担者 |
三輪 京子 北海道大学, 地球環境科学研究院, 准教授 (50570587)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2023年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2022年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2021年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2020年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2019年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
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| キーワード | ガラクツロン酸 / 細胞壁 / 植物 / 多糖 / 糖転移酵素 / 糖ヌクレオチド / ペクチン / 植物細胞壁 / ホウ素 / 植物栄養 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
植物細胞壁成分ペクチンの生合成には30種類程度の糖転移酵素が関わるとされているが、ほとんどが未同定のままで、ペクチンの生理機能解析が遅れている。ペクチンの主鎖や側鎖形成に関わる4種類の糖転移酵素について、申請者が構築してきたペクチン生合成糖転移酵素遺伝子の同定法を適用し、それらの酵素の基質調製、酵素活性測定、シロイヌナズナゲノムから候補遺伝子の選定、リコンビナント候補タンパク質の酵素活性測定を行い、4種類のペクチン生合成糖転移酵素遺伝子を同定する。さらに、これらの遺伝子発現抑制変異シロイヌナズナを解析し、ペクチンの生理的役割（細胞接着、細胞壁構築による植物体の強度形成など）を明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
植物細胞壁の主要構成多糖ペクチンは、細胞接着や形態形成、組織の硬軟調節に関わるとされている。ペクチンは非常に複雑な構造をしており、その生合成に約30の糖転移酵素が関わると考えられている。しかし、ほとんどの酵素遺伝子が未同定で、ペクチンの機能解析が進んでいない。本研究では、ペクチン構成多糖であるホモガラクツロナン（HG）、ラムノガラクツロナンI（RG-I）およびラムノガラクツロナンII（RG-II）生合成に関わる糖転移酵素の遺伝子を同定することを目的とした。遺伝子同定できると、遺伝子発現抑制変異体の解析によりペクチンの機能解明を進めることができる。
昨年度までに、ペクチンRG-I主鎖生合成ガラクツロン酸転移酵素RGGAT（糖転移酵素ファミリーGT116）について、米国ジョージア大学のDebra Mohnen教授と共同で、哺乳動物培養細胞HEK293を用いてRGGAT1,2,4,7のリコンビナントタンパク質を得ることに成功し、これらの酵素活性を検出することでRGGAT遺伝子を同定した。今年度は、RGGAT3,8のリコンビナントタンパク質を調製でき、これらにペクチン生合成酵素活性を検出した。さらに、GT116に類縁のGT8で機能未知だったGATLについて、そのリコンビナントタンパク質にHG生合成ガラクツロン酸転移酵素活性を見出した。この基質特異性は、これまでに知られているHG生合成する2種類のガラクツロン酸転移酵素とは異なっていた。つまり、基質特異性の異なる3種類のガラクツロン酸転移酵素が協調して長鎖のHGを生合成していることを明らかにした。
RG-I側鎖生合成ガラクトース転移酵素はその遺伝子が未知であるが、10種類ほどの候補遺伝子がコードするタンパク質を得ることができ、高純度糖ヌクレオチドを用いたUDP-Gloアッセイにより、そのうちの2つにガラクトース転移酵素活性を検出した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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