光合成における翻訳のレドックス制御と環境応答の分子機構

• 研究課題/領域番号: 21570033
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 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: 埼玉大学
• 研究代表者: 西山 佳孝 埼玉大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (30281588)
• 連携研究者: 久堀 徹 東京工業大学, 資源化学研究所, 教授 (40181094)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2011年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2010年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2009年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 色素体機能 / 光合成 / 翻訳系 / EF-G / レドックス制御 / 光化学系II / 酸化ストレス / タンパク質合成 / ラン藻 / チオレドキシン

研究概要

ラン藻Synechocystis sp. PCC 6803において、翻訳系の構成要素である翻訳因子EF-Gが酸化ストレス傷害の標的となり、システイン残基のジスルフィド結合の形成を介して失活することが明らかになった。また、このジスルフィド結合がチオレドキシンによって還元され、EF-Gが再活性化することがわかり、翻訳系が光合成電子伝達に由来する還元力によってレドックス制御を受けることが示唆された。さらに、EF-Gの標的システイン残基を改変することにより光化学系IIの強光ストレス耐性が増大した。

研究成果

• [雑誌論文] A change in the sensitivity of elongation factor G to oxidation protects photosystem II from photoinhibition in Synechocystis sp (2012)
  • 著者名/発表者名: Ejima, K., Kawaharada, T., Inoue, S., Kojima, K., Nishiyama, Y.
  • 雑誌名: FEBS Lett. 巻: 586(6) ページ: 778-783
  • 査読あり
• [雑誌論文] The mechanism of photoinhibition in vivo : re-evaluation of the roles of catalase, α-tocopherol, non-photochemical quenching, and electron transport (2012)
  • 著者名/発表者名: Murata N., Allakhverdiev S.I., Nishiyama Y.
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta 巻: (in press) 号: 8 ページ: 1127-1133
  • DOI: 10.1016/j.bbabio.2012.02.020
  • 査読あり
• [雑誌論文] A change in the sensitivity of elongation factor G to oxidation protects photosystem II from photoinhibition in Synechocystis sp.PCC 6803 (2012)
  • 著者名/発表者名: Ejima, K., Kawaharada, T., Inoue, S., Kojima, K., Nishiyama, Y.
  • 雑誌名: FEBS Letters 巻: 586 号: 6 ページ: 778-783
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2012.01.042
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protein synthesis is the primary target of reactive oxygen species in the photoinhibition of photosystem II (2011)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama Y., Allakhverdiev S.I., Murata N.
  • 雑誌名: Physiol. Plant 巻: 142 ページ: 35-46
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protection by α-tocopherol of the repair of photosystem II during photoinhibition in Synechocystis sp (2011)
  • 著者名/発表者名: Inoue S., Ejima K., Iwai E., Hayashi H., Appel J., Tyystjarvi E., Murata N., Nishiyama Y.
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta 巻: 1807 ページ: 236-241
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protection by α-tocopherol of the repair of photosystem II during photoinhibition in Synechocystis sp.PCC 6803 (2011)
  • 著者名/発表者名: Inoue, S., Ejima, K., Iwai, E., Hayashi, H., Appel, J., Tyystjarvi, E., Murata, N., Nishiyama, Y.
  • 雑誌名: Biochimica et Biophysica Acta-Bioenergetics 巻: 1807 号: 2 ページ: 236-241
  • DOI: 10.1016/j.bbabio.2010.11.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protein synthesis is the primary target of reactive oxygen species in the photoinhibition of photosystem II (2011)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama, Y., Allakhverdiev, S.I, Murata, N.
  • 雑誌名: Physiologia Plantarum 巻: 142 号: 1 ページ: 35-46
  • DOI: 10.1111/j.1399-3054.2011.01457.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protection by α-tocopherol of the repair of photosystem II during photoinhibition in Synechocystis sp.PCC 6803 (2011)
  • 著者名/発表者名: Inoue, S., Ejima, K., Iwai, E., Hayashi, H., Appel, J., Tyystjarvi, E., Murata, N., Nishiyama, Y.
  • 雑誌名: Biochimica et Biophysica Acta 巻: 1807 ページ: 236-241
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protein synthesis is the primary target of reactive oxygen species in the ohotoinhibition of nhotosystem II (2011)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama, Y., Allakhverdiev, S.I., Murata, N.
  • 雑誌名: Physiologia Plantarum 巻: 142 ページ: 35-46
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of fatty acids de novo is required for photosynthetic acclimation of Synechocystis sp. (2010)
  • 著者名/発表者名: Nanjo Y., Mizusawa N., Wada H., Slabas A.R., Hayashi H., Nishiyama Y.
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta 巻: 1797 ページ: 1483-1490
  • 査読あり
• [雑誌論文] Differential proteomic analysis using iTRAQ reveals changes in thylakoids associated with Photosystem II acquired thermotolerance in Synechocystis sp (2010)
  • 著者名/発表者名: Rowland J. G., Simon W. J., Nishiyama Y., Slabas A. R.
  • 雑誌名: Proteomics 巻: 10 ページ: 1917-1929
  • 査読あり
• [雑誌論文] The PedR transcription factor interacts with thioredoxin to link photosynthesis with gene expression (2010)
  • 著者名/発表者名: Horiuchi M., Nakamura K., Kojima K., Nishiyama Y., Hatakeyama W., Hisabori T., Hihara Y.
  • 雑誌名: Biochem. J. 巻: 431(1) ページ: 135-140
• [雑誌論文] Differential proteomic analysis using iTRAQ reveals changes in thylakoids associated with Photosystem II acquired thermotolerance in Synechocystis sp.PCC 6803 (2010)
  • 著者名/発表者名: Rowland, J.G., Simon, W.J., Nishiyama, Y., Slabas, A.R.
  • 雑誌名: Proteomics 巻: 10 ページ: 1917-1929
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of fatty acids de novo is required for photosynthetic acclimation of Synechocystis sp. PCC 6803 to high temperature (2010)
  • 著者名/発表者名: Nanjo, Y., Mizusawa, N., Wada, H., Slabas, A.R., Hayashi, H., Nishiyama, Y.
  • 雑誌名: Biochimica et Biophysica Acta 巻: 1797 ページ: 1483-1490
  • 査読あり
• [雑誌論文] The PedR transcription factor interacts with thioredoxin to link photosynthesis with gene expression (2010)
  • 著者名/発表者名: Horiuchi, M., Nakamura, K., Kojima, K., Nishiyama, Y., Hatakeyama, W., Hisabori, T., Hihara, Y.
  • 雑誌名: The Biochem.Journal 巻: 431(1) ページ: 135-140
  • 査読あり
• [雑誌論文] Differential proteomic analysis using iTRAQ reveals changes in thylakoids associated with Photosystem II acquired thermotolerance in Synechocystis sp.PCC 6803 (2010)
  • 著者名/発表者名: Rowland, J.G., Simon, W.J., Nishiyama, Y., Slabas, A.R.
  • 雑誌名: Proteomics (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of fatty acids de novo is required for photosynthetic acclimation of Synechocystis sp.PCC 6803 to high temperature (2010)
  • 著者名/発表者名: Nanjo, Y., Mizusawa, N., Wada, H., Slabas, A.R., Hayashi, H., Nishiyama, Y.
  • 雑誌名: Biochimica et Biophysica Acta (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regulation of translation by the redox state of elongation factor G in the cyanobacterium Synechocystis (2009)
  • 著者名/発表者名: Kojima, K., Motohashi, K., Morota, T., Oshita, M., Hisabori, T., Hayashi, H., Nishiyama, Y.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 284(28) ページ: 18685-18691
  • 査読あり
• [雑誌論文] Physiological impact of thioredoxin-and glutaredoxin-mediated redox regulation in cyanobacteria (2009)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama Y., Hisabori T.
  • 雑誌名: In Advances in Botanical Research (Elsevier) 巻: 52 ページ: 187-205
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regulation of translation by the redox state of elongation factor G in the cyanobacterium Synechocystis sp.PCC 6803 (2009)
  • 著者名/発表者名: Kojima, K., Motohashi, K., Morota, T., Oshita, M., Hisabori, T., Hayashi, H., Nishiyama, Y.
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 284(28) ページ: 18685-18691
  • 査読あり
• [雑誌論文] Physiological impact of thioredoxin- and glutaredoxin-mediated redox regulation in cyanobacteria (2009)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama, Y., Hisabori, T.
  • 雑誌名: Advances in Botanical Research 52 ページ: 187-205
  • 査読あり
• [学会発表] タンパク質合成系の改変による光化学系IIの強光耐性の向上 (2012)
  • 著者名/発表者名: 江島加余子, 西山佳孝
  • 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] 光化学系IIの光阻害に対する抗酸化物質の役割 (2012)
  • 著者名/発表者名: 井上修平, Jens Appel, 高市真一, 村田紀夫, 西山佳孝
  • 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] 穏やかな高温ストレス下における光化学系IIの光阻害の緩和 (2012)
  • 著者名/発表者名: 上野護, 西山佳孝
  • 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] 翻訳因子EF-Gによる翻訳制御機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 永野孝典, 小島幸治, 林秀則, 金森崇, 宮城智子, 上田卓也, 西山佳孝
  • 学会等名: 種を超えて存在するレドックス制御
  • 発表場所: かずさDNA研究所
  • 年月日: 2011-12-02
• [学会発表] 翻訳因子EF-Gによる翻訳制御機構-種を超えて存在するレドックス制御- (2011)
  • 著者名/発表者名: 永野孝典、小島幸治、林秀則、金森崇、宮城智子、上田卓也、西山佳孝
  • 学会等名: ラン藻の分子生物学2011
  • 発表場所: かずさDNA研究所
  • 年月日: 2011-12-02
• [学会発表] 大腸菌翻訳因子EF-Gの酸化傷害と翻訳制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 永野孝典, 小島幸治, 林秀則, 金森崇, 宮城智子, 上田卓也, 西山佳孝
  • 学会等名: 第6回無細胞生命科学研究会
  • 発表場所: 兵庫県立大学姫路書写キャンパス
  • 年月日: 2011-11-17
• [学会発表] 大腸菌翻訳因子EF-Gのレドックス翻訳制御機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 永野孝典, 小島幸治, 林秀則, 金森崇, 宮城智子, 上田卓也, 西山佳孝
  • 学会等名: 第84回日本生化学会
  • 発表場所: 京都国際会館
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] シアノバクテリア翻訳系のレドックス制御と環境応答 (2011)
  • 著者名/発表者名: 西山佳孝
  • 学会等名: 第84回日本生化学会
  • 発表場所: 京都国際会館
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] 光化学系IIの光阻害に対するα-トコフェロールの役割 (2011)
  • 著者名/発表者名: 井上修平, Jens Appel, 林秀則, 村田紀夫, 西山佳孝
  • 学会等名: 日本植物学会第75回大会
  • 発表場所: 東京大学駒場キャンパス
  • 年月日: 2011-09-17
• [学会発表] 光合成とタンパク質合成系の環境応答 (2011)
  • 著者名/発表者名: 西山佳孝
  • 学会等名: 埼玉大学環境科学研究センターシンポジウム
  • 発表場所: 埼玉大学
  • 年月日: 2011-07-21
• [学会発表] Role of reactive oxygen species in the regulation of photosynthesis and protein synthesis under photoinhibition (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Nishiyama, N. Murata
  • 学会等名: 10th International Conference on Reactive Oxygen and Nitrogen Species in Plants
  • 発表場所: ブBudapest, Hungary
  • 年月日: 2011-07-07
• [学会発表] Role of reactive oxygen species in the regulation of photosynthesis and protein synthesis under photoinhibitlon (2011)
  • 著者名/発表者名: 西山佳孝、村田紀夫
  • 学会等名: 10th International Conference on Reactive Oxygen and Nitrogen Species in Plants
  • 発表場所: ブダペスト(ハンガリー)
  • 年月日: 2011-07-07
• [学会発表] 光化学系IIの光阻害におけるα-トコフェロールの保護作用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 井上修平, 江島加余子, Jens Appel, 林秀則, 村田紀夫, 西山佳孝
  • 学会等名: 第52回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2011-03-21
• [学会発表] 光合成の強光ストレス応答における翻訳因子EF-Gの役割 (2011)
  • 著者名/発表者名: 江島加余子, 西山佳孝
  • 学会等名: 第52回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2011-03-20
• [学会発表] シアノバクテリア翻訳因子EF-Gの光合成依存的なレドックス制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 諸田拓哉, 小島幸治, 日原由香子, 本橋健, 畠山和佳子, 久堀徹, 西山佳孝
  • 学会等名: 第52回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2011-03-20
• [学会発表] Interactive regulation of protein synthesis and photosynthesis under strong light (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Nishiyama
  • 学会等名: Japanese-Finnish Seminar 2011
  • 発表場所: Okayama
  • 年月日: 2011-03-04
• [学会発表] Interactive regulation of protein synthesis and photosynthesis under strong light (2011)
  • 著者名/発表者名: Nishivama. Y.
  • 学会等名: JAPANESE-FINNISH Seminar 2011 Future prospects of photosynthetic organisms : from environment
  • 発表場所: 岡山ロイヤルホテル
  • 年月日: 2011-03-04
• [学会発表] Roles of elongation factor G in the response of protein synthesis and photosynthesi to strong light in Synechocystis sp (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Ejima, Y. Nishiyama
  • 学会等名: Japanese-Finnish Seminar
  • 発表場所: Okayama
  • 年月日: 2011-03-02
• [学会発表] Roles of elongation factor G in the response of protein synthesis and photosynthesis to strong light in Synechocystis sp.PCC 6803 (2011)
  • 著者名/発表者名: Kayoko Ejima, Nishivama, Y.
  • 学会等名: JAPANESE-FINNISH Seminar 2011 Future prospects of photosynthetic organisms : from nenomes to environment
  • 発表場所: 岡山ロイヤルホテル
  • 年月日: 2011-03-02
• [学会発表] α-トコフェロールによる光化学系II光阻害の防御機構 (2010)
  • 著者名/発表者名: 井上修平, J. Appel, 村田紀夫, 西山佳孝
  • 学会等名: 第1回日本光合成学会大会
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2010-06-04
• [学会発表] 光化学系IIの光阻害に対する低温・高温ストレスの影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 上野護, 西山佳孝
  • 学会等名: 第1回日本光合成学会大会
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2010-06-04
• [学会発表] α-トコフェロールによる光化学系II光阻害の防御機構 (2010)
  • 著者名/発表者名: 井上修平、Jens Appel、村田紀夫、西山佳孝
  • 学会等名: 第1回日本光合成学会大会
  • 発表場所: 東京大学(駒場)
  • 年月日: 2010-06-04
• [学会発表] 光化学系IIの光阻害に対する低温・高温ストレスの影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 上野護、西山佳孝
  • 学会等名: 第1回日本光合成学会大会
  • 発表場所: 東京大学(駒場)
  • 年月日: 2010-06-04
• [学会発表] シアノバクテリアの強光応答における翻訳因子EF-Gの役割 (2010)
  • 著者名/発表者名: 江島加余子, 西山佳孝
  • 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
  • 年月日: 2010-03-21
• [学会発表] シアノバクテリアの強光応答における翻訳因子EF-Gの役割 (2010)
  • 著者名/発表者名: 江島加余子、西山佳孝
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2010-03-21
• [学会発表] 強光条件下におけるシアノバクテリアの翻訳因子EF-Gのレドックス制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 諸田拓哉, 小島幸治, 日原由香子, 本橋健, 畠山和佳子, 久堀徹, 西山佳孝
  • 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
  • 年月日: 2010-03-19
• [学会発表] 強光条件下におけるシアノバクテリアの翻訳因子EF-Gのレドックス制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 諸田拓哉、小島幸治、日原由香子、本橋健、畠山和佳子、久堀徹、西山佳孝
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2010-03-19
• [学会発表] Responses of photosystem II to high temperature and strong light in cyanobacteria (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Nishiyama
  • 学会等名: Department Seminar
  • 発表場所: University of Turku, Turku, Finland
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] Responses of Photosystem II to high temperature and strong light in cyanobacteria (2010)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama, Y.
  • 学会等名: Department Seminar, University of Turku
  • 発表場所: フィンランド・トゥルク
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] 光化学系IIの高温適応における脂肪酸合成の役割 (2009)
  • 著者名/発表者名: 西山佳孝
  • 学会等名: かずさDNA研究所研究会「ラン藻の分子生物学2009」
  • 発表場所: かずさDNA研究所
  • 年月日: 2009-12-05
• [学会発表] 光合成の強光応答における翻訳因子EF-Gの役割 (2009)
  • 著者名/発表者名: 江島加余子, 西山佳孝
  • 学会等名: かずさDNA研究所研究会「ラン藻の分子生物学2009」
  • 発表場所: かずさDNA研究所
  • 年月日: 2009-12-05
• [学会発表] 光化学系IIの光阻害に対するα-トコフェロールの保護作用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 井上修平, 林秀則, 村田紀夫, 西山佳孝
  • 学会等名: かずさDNA研究所研究会「ラン藻の分子生物学2009」
  • 発表場所: かずさDNA研究所
  • 年月日: 2009-12-05
• [備考]
  • URL: http://www.molbiol.saitama-u.ac.jp/nishiyama/kankyo/Top.html