蛋白質の原子構造情報を活用した植物のレドックス代謝機能の制御

• 研究課題/領域番号: 20370022
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 植物分子生物・生理学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 長谷 俊治 大阪大学, 蛋白質研究所, 教授 (00127276)
• 連携研究者: 栗栖 源治 大阪大学, 蛋白質研究所, 教授 (90294131)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円); 2011年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2010年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2009年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2008年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
• キーワード: 蛋白質 / 植物 / 光合成 / 代謝

研究概要

植物の炭素・窒素・硫黄の無機物同化の代謝ネットワークの酵素群と電子キャリアーであるフェレドキシンから構成される電子伝達複合体の成り立ちを、生化学的手法と構造生物学的手法により明らかにするとともに、それぞれの酵素蛋白質のノックアウトやノックダウン植物を作製して、個体レベルでのレドックス代謝系の駆動状況を解析した。その結果、光合成のレドックス代謝の分子装置の作動機構に電子分配の観点から新知見を提出した。

研究成果

• [雑誌論文] A new structural insight into differential interaction of cyanobacterial and plant ferredoxins with nitrite reductase as revealed by NMR and X-ray crystallographic studies (2012)
  • 著者名/発表者名: Sakakibara Y., Kimura H., Iwamura A., Saitoh T., Ikegami T., Kurisu G., and Hase T.
  • 雑誌名: J Biochem 巻: 151 ページ: 483-492
  • NAID: 10031166088
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization and preliminary X-ray studies of an electron-transfer complex of ferredoxin and ferredoxin-dependent glutamate synthase from the cyanobacterium Leptolyngbya boryana (2012)
  • 著者名/発表者名: Shinmura K., et al
  • 雑誌名: Acta crystallographica section F 巻: 68 号: 3 ページ: 324-327
  • DOI: 10.1107/s1744309112003387
  • 査読あり
• [雑誌論文] A new structural insight into differential interaction of cyanobacterial and plant ferredoxins with nitrite reductase as revealed by NMR and x-ray crystallographic studies (2012)
  • 著者名/発表者名: Sakakibara Y.
  • 雑誌名: J.Biochem. 巻: 151 号: 5 ページ: 483-492
  • DOI: 10.1093/jb/mvs028
  • 査読あり
• [雑誌論文] Binding energetics of ferredoxin-NADP+ reductase with ferredoxin and its relation to function (2011)
  • 著者名/発表者名: Lee Y.-H., Ikegami T., Standley D. M., Sakurai K., Hase T., and Goto Y.
  • 雑誌名: ChemBioChem 巻: 12 ページ: 2062-2070
  • 査読あり
• [雑誌論文] FdC1, a novel ferredoxin protein capable of alternative electron partitioning, increases in conditions of accepter limitation at PSI (2011)
  • 著者名/発表者名: Voss I., Goss T., Murozuka E., Altman B., McLean K. J., Rigby S. E. J., Munro A. W., Scheibe R., Hase T., and Hanke G. T.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem 巻: 286 号: 1 ページ: 50-59
  • DOI: 10.1074/jbc.m110.161562
  • 査読あり
• [雑誌論文] A screen for potential ferredoxin electron transfer partners uncovers new, redox dependent interactions (2011)
  • 著者名/発表者名: Hanke G. T., Satomi T., Shinmura K., Takao T., and Hase T.
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta 巻: 1814 ページ: 366-374
  • 査読あり
• [雑誌論文] Binding energetics of ferredoxin-NADP^+ reductase with ferredoxin and its relation to junction (2011)
  • 著者名/発表者名: Lee Y.-H
  • 雑誌名: Chem Bio Chem 巻: 12 ページ: 2062-2070
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of N-terminal regions of wheat leaf ferredoxin NADP^+ oxidoreductase important for interactions with ferredoxin. (2011)
  • 著者名/発表者名: Bowsher C.G., Eyres L.M., Gummadova J.O., Hothi P., McLean K.J., Munro A.W., Scrutton N.S., Hanke G.T., Sakakibara Y., Hase T.
  • 雑誌名: Biochemistry 50 ページ: 1778-1787
  • 査読あり
• [雑誌論文] FdC1, a novel ferredoxin protein capable of alternative electron partitioning, increases in conditions of accepter limitation at PSI. (2011)
  • 著者名/発表者名: Voss I., Goss T., Murozuka E., Altman B., McLean K.J., Rigby S.E.J., Munro A.W., Scheibe R., Hase T., Hanke G.T.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 286 ページ: 50-59
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of N-terminal regions of wheat leaf ferredoxin NADP^+ oxidoreductase important for interactions with ferredoxin. (2011)
  • 著者名/発表者名: Bowsher C.G.
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 50 ページ: 1778-1787
  • 査読あり
• [雑誌論文] FdCl, a novel ferredoxin protein capable of alternative electron partitioning, increases in conditions of accepter limitation at PSI. (2011)
  • 著者名/発表者名: Voss I.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 巻: 286 ページ: 50-59
  • 査読あり
• [雑誌論文] A screen for potential ferredoxin electron transfer partners uncovers new, redox dependent interactions. (2011)
  • 著者名/発表者名: Hanke G.T.
  • 雑誌名: Biochim.Biophys.Acta. 巻: 1814 ページ: 366-374
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electron transfer of site-specifically cross-linked complexes between ferredoxin and ferredoxin-NADP+ reductase (2010)
  • 著者名/発表者名: Kimata-Ariga Y, . Sakakibara Y., Ikegami T., and Hase T.
  • 雑誌名: Biochemstry 巻: 49 号: 46 ページ: 10013-10023
  • DOI: 10.1021/bi100855a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electron transfer of site-specifically cross-linked complexes between ferredoxin and ferredoxin-NADP^+ reductase. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kimata-Ariga Y,. Sakakibara Y., Ikegami T., Hase T.
  • 雑誌名: Biochemistry 49 ページ: 10013-10023
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electron transfer of site-specifically cross-linked complexes between ferredoxin and ferredoxin-NADP+ reductase. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kimata-Ariga Y.
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 49 ページ: 10013-10023
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pattern of expression and substrate specificity of chloroplast ferredoxins from Chlamydomonas reinhardtii (2009)
  • 著者名/発表者名: Terauchi AM., Lu SF., Zaffagnini M., Tappa S., Hirasawa M., Tripathy JN., Knaff DB., Farmer P. J, Lemaire SD., Hase T., and Merchant SS.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem 巻: 284 号: 38 ページ: 25867-25878
  • DOI: 10.1074/jbc.m109.023622
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pattern of expression and substrate specificity of chloroplast ferredoxins from Chlamydomonas reinhardtii. (2009)
  • 著者名/発表者名: Terauchi AM., Lu SF., Zaffagnini M., Tappa S., Hirasawa M., Tripathy JN., Knaff DB., Farmer P.J, Lemaire SD., Hase T., Merchant SS.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 284 ページ: 25867-2587
  • 査読あり
• [雑誌論文] Importance of conserved Lys83 residue of Zea mays cytochrome b561 for ascorbate-specific transmembrane electron transfer as revealed by site-directed mutageneis studies. (2009)
  • 著者名/発表者名: Nakanishi N.
  • 雑誌名: Biochemistry 48 ページ: 10665-10678
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pattern of expression and substrate specificity of chloroplast ferredoxins from Chlamydomonas reinhardtii. (2009)
  • 著者名/発表者名: Terauchi A.M.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 284 ページ: 25867-25878
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel variant of ferredoxin-dependent sulfite reductase having preferred substrata specificity for nitrite in Cvanidioschvzon merolae. (2009)
  • 著者名/発表者名: Sekine K.
  • 雑誌名: Biochem J. 423 ページ: 91-98
  • 査読あり
• [雑誌論文] Variable photosynthetic roles of two leaf type ferredoxins in Arabidopsis, as revealed by RNA interference (2008)
  • 著者名/発表者名: Hanke GT. and Hase T.
  • 雑誌名: Photochem. Photobiol 巻: 84 号: 6 ページ: 1302-1309
  • DOI: 10.1111/j.1751-1097.2008.00411.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Altered photosynthetic electron channeling into cyclic electron flow and nitrite assimilation in a mutant of ferredoxin : NADP(H) reductase (2008)
  • 著者名/発表者名: Hanke G. T., Endo T., Satoh F., and Hase T.
  • 雑誌名: Plant Cell Environ 巻: 31 号: 7 ページ: 1017-1028
  • DOI: 10.1111/j.1365-3040.2008.01814.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Variable photosynthetic roles of two leaf type ferredoxins in Arabidopsis, as revealed by RNA interference. (2008)
  • 著者名/発表者名: Hanke GT., Hase T.
  • 雑誌名: Photochem. Photobiol. 84 ページ: 1302-130
  • 査読あり
• [雑誌論文] Altered photosynthetic electron channeling into cyclic electron flow and nitrite assimilation in a mutant of ferredoxin : NADP (H) reductase. (2008)
  • 著者名/発表者名: Hanke G.T., Endo T., Satoh F., Hase T.
  • 雑誌名: Plant Cell Environ. 31 ページ: 1017-1028
  • 査読あり
• [雑誌論文] Variable photosynthetic roles of two leaf type ferredoxin in Arabidopsis, asrevealed by RNA interference (2008)
  • 著者名/発表者名: Hanke G. T.
  • 雑誌名: Photochem. Photobiol. 84 ページ: 1302-1309
  • 査読あり
• [雑誌論文] Implication of the glutamine synthetase-glutamate synthase pathway inconditioning the amino acid metabolism in bundle sheath and mesophyll cellsof maize leaves (2008)
  • 著者名/発表者名: Valadier M-H.
  • 雑誌名: FEBS J. 275 ページ: 3193-3206
  • 査読あり
• [雑誌論文] Altered photosynthetic electron channeling into cyclic electron flow and nitriteassimilation in a mutant of ferredoxin : NADP(H) reductase (2008)
  • 著者名/発表者名: Hanke G. T.
  • 雑誌名: Plant Cell Environ. 31 ページ: 1017-1028
  • 査読あり
• [学会発表] ラン藻Leptolyngbya boryanaのFd/Fd-GOGAT電子伝達複合体のX線結晶構造解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 新村佳奈子
  • 学会等名: 第53回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 京都産業大学
  • 年月日: 2012-03-17
• [学会発表] フェレドキシンと亜硫酸還元酵素の電子伝達複合体の構造と分子間相互作用の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 金宙妍
  • 学会等名: 第84回日本生化学会大会
  • 発表場所: 国立京都国際会館
  • 年月日: 2011-09-22
• [学会発表] 葉緑体チラコイド膜を用いたFd-FNRクロスリンク複合体の電子分配機構の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 有賀洋子
  • 学会等名: 第84回日本生化学会大会
  • 発表場所: 国立京都国際会館
  • 年月日: 2011-09-22
• [学会発表] シロイヌナズナFTRのヘテロダイマーの性状とチオレドキシンとの相互作用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 波多野愛未
  • 学会等名: 第83回日本生化学会大会
  • 発表場所: 神戸国際展示場
  • 年月日: 2010-12-10
• [学会発表] Electron Transfer of Site-specifically Cross-linked Complexes between Ferredoxin and Ferredoxin-NADP^+ Reductase (2010)
  • 著者名/発表者名: 有賀洋子
  • 学会等名: 第83回日本生化学会大会
  • 発表場所: 神戸国際展示場
  • 年月日: 2010-12-07
• [学会発表] 真正粘菌Physarum polycephalumの分泌型β-glucosidaseの解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 守安美幸
  • 学会等名: 第83回日本生化学会大会
  • 発表場所: 神戸国際展示場
  • 年月日: 2010-12-07
• [学会発表] A novel variant of ferredoxin-dependent sulfite reductase having preferred nitrite-reducing activity (2010)
  • 著者名/発表者名: 関根康介
  • 学会等名: 1^<st> International Symposium on the Nitrogen Nutrition of Plants
  • 発表場所: Inuyama Int.Sightseeing Center "FREUDE"
  • 年月日: 2010-07-28
• [学会発表] Differential roles for Fd-and NADH-GOGAT in concerted photosynthetic nitrogen and carbon assimilations in the cyanobacterium Leptolyngbya boryana (2010)
  • 著者名/発表者名: 新村佳奈子
  • 学会等名: 1^<st> International Symposium on the Nitrogen Nutrition of Plants
  • 発表場所: Inuyama Int.Sightseeing Center "FREUDE"
  • 年月日: 2010-07-27
• [学会発表] Study on protein-protein interaction of ferredoxin and ferredoxin-dependent glutamate synthase (Fd-GOGAT) (2010)
  • 著者名/発表者名: 榊原由紀子
  • 学会等名: 1^<st> International Symposium on the Nitrogen Nutrition of Plants
  • 発表場所: Inuyama Int.Sightseeing Center "FREUDE"
  • 年月日: 2010-07-27
• [学会発表] Mutational study of maize glutamine synthetase(GSla) : Identification of two distinct sites necessary for high affinity for glutamate (2010)
  • 著者名/発表者名: 尾崎健
  • 学会等名: 1^<st> International Symposium on the Nitrogen Nutrition of Plants
  • 発表場所: Inuyama Int.Sightseeing Center "FREUDE"
  • 年月日: 2010-07-27
• [学会発表] 植物葉緑体のレドックスネットワークの分子基盤と光合成機能の制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 長谷俊治
  • 学会等名: 岡崎統合バイオサイエンスセンター10周年記念シンポジウム
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター
  • 年月日: 2010-02-11
• [学会発表] Structural basis for molecular recognition of Fd and Fd-dependent proteins。 (2010)
  • 著者名/発表者名: Hase T
  • 学会等名: Arnon Centennial Symposium
  • 発表場所: Asilomar Conference Ground, California, USA
• [学会発表] Structural basis for molecular recognition of Fd and Fd-dependent proteins. (2010)
  • 著者名/発表者名: Hase T
  • 学会等名: Arnon Centennial Symposium
  • 発表場所: Asilomar, California
• [学会発表] Structural basis for molecular recognition of Fd and Fd-dependent proteins (2010)
  • 著者名/発表者名: Toshiharu Hase
  • 学会等名: Arnon Centennial Symposium
  • 発表場所: Asilomar Conference Ground, California, USA
• [学会発表] Cyanidioschyzon merolaeにおける亜硝酸を優位に還元する新規亜硫酸還元酵素 (2010)
  • 著者名/発表者名: 関根康介
  • 学会等名: 第51回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 熊本大学
• [学会発表] トウモロコシFdsとFNRsを用いた分子特性の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 篠原文男
  • 学会等名: 第82回日本生化学会大会
  • 発表場所: 神戸国際展示場
  • 年月日: 2009-10-24
• [学会発表] シロイヌナズナに見いだされた新規フェレドキシンホモログの解析(第2報) (2009)
  • 著者名/発表者名: 金田大輝
  • 学会等名: 第82回日本生化学会大会
  • 発表場所: 神戸国際展示場
  • 年月日: 2009-10-24
• [学会発表] 植物グルタミン合成酵素の基質認識機構の研究 : グルタミン酸への親和性を決定する活性中心遠位領域の同定 (2009)
  • 著者名/発表者名: 尾崎健
  • 学会等名: 第82回日本生化学会大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場
  • 年月日: 2009-10-22
• [学会発表] Cyanidioschyzon merolaeにおける亜硝酸を選択的に還元する新規亜硫酸還元酵素 (2009)
  • 著者名/発表者名: 関根康介
  • 学会等名: 第82回日本生化学会大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場
  • 年月日: 2009-10-22
• [学会発表] フェレドキシンからの電子分配のダイナミクス (2009)
  • 著者名/発表者名: 長谷俊治
  • 学会等名: 学術創成シンポジウム光合成研究の道標-現在地と地平の先-
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2009-07-10
• [学会発表] フェレドキシンからの電子分配のダイナミクス (2009)
  • 著者名/発表者名: 長谷俊治
  • 学会等名: 学術創成シンポジウム「光合成研究の道標-現在地と地平の先-」
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2009-07-10
• [学会発表] Structure analysis of synthetic complexes obtained through inter-moleculardisulfide bond between ferredoxin and ferredoxin-NADP^+reductase (2008)
  • 著者名/発表者名: Ariga Y.
  • 学会等名: Biochemistry and Molecular Biology 2008
  • 発表場所: ワールド記念ホール(神戸)
  • 年月日: 2008-12-11
• [学会発表] 植物グルタミン酸合成酵素とフェレドキシンとの分子間相互作用と電子伝達の解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 吉田 綾子
  • 学会等名: Biochemistry and Molecular Biology 2008
  • 発表場所: 神戸ポートピアホテル
  • 年月日: 2008-12-11
• [学会発表] シロイヌナズナに見出された新規フェレドキシンホモログの解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 金田 大輝
  • 学会等名: Biochemistry and Molecular Biology 2008
  • 発表場所: ワールド記念ホール(神戸)
  • 年月日: 2008-12-10
• [学会発表] Mutational study of the contact region of two pentamer rings of maize GSla (2008)
  • 著者名/発表者名: Yamada M.
  • 学会等名: Biochemistry and Molecular Biology 2008
  • 発表場所: 神戸ポートピアホテル
  • 年月日: 2008-12-09
• [学会発表] Structural basis for redox cascades in chloroplasts and nonphotosynthetic plastids (2008)
  • 著者名/発表者名: Hase T
  • 学会等名: Chloroplast Biology
  • 発表場所: 中央研究院、台北
• [学会発表] Structural basis for redox cascades in chloroplasts and nonphotosynthetic plastids. (2008)
  • 著者名/発表者名: Hase T
  • 学会等名: Chloroplast Biology
  • 発表場所: IPMB Acaemia Sinica, Taipei
• [学会発表] Structural basis for redox cascades in chloroplasts and nonphotosyntheticplastids (2008)
  • 著者名/発表者名: Hase T.
  • 学会等名: Chloroplast Biology
  • 発表場所: 中央研究院、台北