Mg-キラターゼの細胞内情報伝達に果たす役割

• 研究課題/領域番号: 21570035
• 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: 東京大学
• 研究代表者: 増田 建 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 准教授 (00242305)
• 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: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2010年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2009年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: クロロフィル / Mg-キラターゼ / 葉緑体 / Genome-uncoupled / 遺伝子 / Genome uncoupled / genomu uncoupled / プラスチド / プラスチドシグナル / ポルフィリン / genome uncoupled / 組換えタンパク質

研究概要

Mg-キラターゼはクロロフィル合成の第1段階を触媒する酵素で、CHLI,CHLD,CHLHの3つのサブユニットから構成される。植物において、核コードの光合成遺伝子は葉緑体の機能とリンクしていることが知られている。しかし葉緑体機能が失われても、核コードの葉緑体遺伝子の発現が抑制されないgun(genome uncoupled)変異体が見出され、その原因遺伝子の多くがCHLHのミスセンス変異であることが明らかとなってきた。従って、Mg-キラターゼはクロロフィル合成系の酵素としてだけでなく、葉緑体から核への情報伝達(レトログレードシグナル)にも関与することが明らかとなってきた。本研究では、Mg-キラターゼ活性の再構成系を構築し、解析を行った。その結果、gun表現型はMg-キラターゼ活性の低下が主要な原因と考えられた。現在のところ、Mg-キラターゼ活性の低下がなぜCHLHタンパク質の蓄積を引き起こすのか、その原因は明らかではない。今後、Mg-キラターゼ複合体の機能や存在状態を含めた解析が重要になると考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Deficiency in riboflavin biosynthesis affects tetrapyrrole biosynthesis by impaired cytokinin metabolism (2012)
  • 著者名/発表者名: Hedtke, B., Alawady, A., Albacete, A., Kobayashi, K., Melzer, M., Roitsch,T., Masuda, T., and Grimm, B
  • 雑誌名: Plant Mol. Biol 巻: 78 ページ: 77-93
• [雑誌論文] Regulation of root greening by light and auxin/cytokinin signaling in Arabidopsis (2012)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, K., Baba, S., Obayashi, T., Keranen, M., Aro, E.M., Fukaki, H., Ohta, H., and Masuda, T
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 24 ページ: 1081-1095
• [雑誌論文] Role of the G-box element for regulation of chlorophyll biosynthesis in Arabidopsis root (2012)
  • 雑誌名: Plant Signal. Behavior 巻: 7 ページ: 922-926
• [雑誌論文] Evaluation of unbound free heme by differential extraction method (2012)
  • 著者名/発表者名: Espinas, A. N., Kobayashi, K., Takahashi, S., Mochizuki, N., and Masuda, T
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 巻: 53 ページ: 1344-1354
• [雑誌論文] Disrupting the bimolecular binding of the heme binding protein 5 (AtHBP5) with heme oxygenase I (HYI) leads to oxidative stress in Arabidopsis (2012)
  • 著者名/発表者名: Lee H.-Y., Masuda, T., and Buckhout, T. J
  • 雑誌名: J Exp Bot 巻: 63 ページ: 5967-5978
• [雑誌論文] Tetrapyrrole metabolism in Arabidopsis thaliana (2011)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, R., Kobayashi, K., and Masuda, T
  • 雑誌名: The Arabidopsis Book 巻: 9
• [雑誌論文] Tetrapyrrole metabolism in Arabidopsis thaliana (2011)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, Kobayashi, Masuda
  • 雑誌名: The Arabidopsis Book 巻: 9 ページ: e0145-e0145
  • DOI: 10.1199/tab.0145
  • 査読あり
• [雑誌論文] The cell biology of tetrapyrroles: a life and death struggle (2010)
  • 著者名/発表者名: Mochizuki, M., Tanaka, R., Grimm, B., Masuda, T., Moulin, M., Smith, A. G., Tanaka, A., and Terry, M. J.
  • 雑誌名: Trends in Plant Sci 巻: 15 ページ: 488-498
• [雑誌論文] Genomic structure of an economically important cyanobacterium, Arthrospira (Spirulina) platensis NIES-39 (2010)
  • 著者名/発表者名: Fujisawa N, Masuda T, et al
  • 雑誌名: DNA research 巻: 17 ページ: 85-103
  • NAID: 130006992893
  • 査読あり
• [雑誌論文] The cell biology of tetrapyrroles : a life and death struggle (2010)
  • 著者名/発表者名: Mochizuki N, Masuda T, et al
  • 雑誌名: Trends in Plant Science 巻: 15 ページ: 488-498
  • 査読あり
• [雑誌論文] 産業的に重要なシアノバクテリアArthrospira platensis NIES-39(通称スピルリナ)のゲノムの多様な特徴:基礎から応用まで、個々の遺伝子から比較ゲノムまで (2010)
  • 著者名/発表者名: 成川礼、増田建, 他
  • 雑誌名: 光合成研究 巻: 59 ページ: 150-160
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prolamellar bodies formed by cyanobacterial protochlorophyllide oxidoreductase in Arabidopsis. (2009)
  • 著者名/発表者名: Masuda, S., Ikeda, R., 増田建, Hashimoto, H., Tsuchiya, T., Kojima, H., Nomata, J., Fujita, Y., Mimuro, M., Ohta, H., Takamiya, K.
  • 雑誌名: The Plant Journal 58 ページ: 952-960
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-throughput heme assay by detection of chemiluminescence of reconstituted horseradish peroxidase. (2009)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, S., 増田建
  • 雑誌名: Combinatorial Chemistry and High Throughput Screening 12 ページ: 532-535
  • NAID: 130006990883
  • 査読あり
• [雑誌論文] Type-B monogalactosyldiacylglycerol synthases are involved in phosphate starvation-induced lipid remodeling, and are crucial for low-phosphate adaptation. (2009)
  • 著者名/発表者名: 小林康一, Awai, K., Nakamura, M., Nagatani, A., 増田建, Ohta, H.
  • 雑誌名: The Plant Journal 57 ページ: 322-331
  • 査読あり
• [学会発表] Interaction of Arabidopsis heme binding protein 5 (HBP5) with heme oxygenase 1 (HY1) in plastids (2012)
  • 著者名/発表者名: Lee, H.J., Masuda, T., Mochizuki, N.,Buckhout, T
  • 学会等名: 第53回日本植物生理学会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] Interaction of Arabidopsis heme binding protein 5 (HBP5) with heme oxygenase 1 (HYl) in plastids (2012)
  • 著者名/発表者名: Lee, Masuda, Mochizuki, Buckhout
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 京都産業大学(京都)
• [学会発表] Tetrapyrrole in plants-Stories about chlorophyll and heme (2011)
  • 著者名/発表者名: Masuda
  • 学会等名: International Seminar at CNRS Strasbourg
  • 発表場所: Strasbourg, France(招待講演)
  • 年月日: 2011-08-01
• [学会発表] Characterization of chloroplast biogenesis in the root of GLK (Golden-2 like) overexpressed Arabidopsis (2011)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, K., Masuda, T
  • 学会等名: 2012 International Conference on Tetrapyrrole Photoreceptors in Photosynthetic Organisms
  • 発表場所: Berlin, Germany
• [学会発表] Tetrapyrrole in plants -Stories about chlorophyll and heme (2011)
  • 著者名/発表者名: Masuda, T
  • 学会等名: International Seminar at CNRS Strasbourg
  • 発表場所: Strasbourg, France
• [学会発表] Mg-キラターゼのサブユニットであるCHLHのシロイヌナズナgun変異体における蓄積 (2011)
  • 著者名/発表者名: 池邨、堀、増田
  • 学会等名: 日本植物学会第75回大会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] Heme regulation is strictly controlled in Arabidopsis ferrochelatase deficient mutants,fc1 and fc2 (2011)
  • 著者名/発表者名: Espinas, N., Mochizuki, N., Masuda, T
  • 学会等名: 日本植物学会第75回大会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 植物からのヘム抽出法の検討-植物細胞におけるフリーヘムプールの評価- (2011)
  • 著者名/発表者名: 増田、小林、Espinas,高橋、望月
  • 学会等名: 日本植物学会第75回大会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] エンドウ葉緑体画分とシロイヌナズナ組換えタンパク質によるMg-キラターゼ活性の再構成と調節機構の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 池邨、増田
  • 学会等名: 第52回植物生理学会年会
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] Characterization of chloroplast biogenesis in the root of GLK (Golden-2like) overexpressed Arabidopsis (2011)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, Masuda
  • 学会等名: 2012 International Conference on Tetrapyrrole Photoreceptors in Photosynthetic Organisms
  • 発表場所: Berlin, Germany
• [学会発表] 植物からのヘム抽出法の検討-植物細胞におけるフリーヘムプールの評価- (2011)
  • 著者名/発表者名: 増田、小林、Espinas, 高橋、望月
  • 学会等名: 日本植物学会第75回大会
  • 発表場所: 東京大学(東京)
• [学会発表] エンドウ葉緑体画分とシロイヌナズナ組換えタンパク質によるMg-キラターゼ活性の再構成と調節機構の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 池邨友理子、増田建
  • 学会等名: 日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東北大学
• [学会発表] Characterization of Arabidopsis thaliana Ferrochelatase Genes, FC1 and FC2, and its Role in Chlorophyll and Heme Biosynthesis Pathway (2011)
  • 著者名/発表者名: Espinas NA, Mochizuki N, Masuda T
  • 学会等名: 日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東北大学
• [学会発表] Mg-キラターゼのCHLHサブユニットとポルフィリンの複合体は光分解を受ける (2010)
  • 著者名/発表者名: 堀恵悟、池邨友理子、望月伸悦、増田建
  • 学会等名: 第51回植物生理学会年会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2010-03-21
• [学会発表] 有用シアノバクテリアArthrospira(Spirulina)platensis NIES-39のゲノム解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 成川礼、藤澤貴智、岡本忍、得平茂樹、吉村英尚、鈴木岩根、増田建、持丸真理、高市真一、粟井光一郎、関根光雄
  • 学会等名: 第51回植物生理学会年会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] GARP型転写因子Golden-2 like(GLK)の発現制御によるシロイヌナズナの根での可塑的な葉緑体分化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小林康一、深城英弘、野口航、増田建
  • 学会等名: 第51回植物生理学会年会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] MgキラターゼのCHLHサブユニットとポルフィリン複合体は光分解を受ける (2010)
  • 著者名/発表者名: 堀、池邨、望月、増田
  • 学会等名: 第51回植物生理学会年会
  • 発表場所: 熊本
• [学会発表] シロイヌナズナの根におけるクロロフィル合成制御機構 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小林康一、馬場信輔、Eva-Mari Aro、深城英弘、太田啓之、増田建
  • 学会等名: 日本植物学会第73回大会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2009-09-20
• [学会発表] シロイヌナズナにおけるMg-キラターゼのCHLHサブユニットの生化学的解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 堀恵悟、望月伸悦、久堀徹、増田建
  • 学会等名: 日本植物学会第73回大会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2009-09-19
• [学会発表] シロイヌナズナのエチレン及びヘム関連変異体を用いた傷害リグニン蓄積機構の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大森丈子、増田建、佐藤康
  • 学会等名: 日本植物学会第73回大会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2009-09-19
• [学会発表] 植物組織からのプロトヘム抽出とその高感度検出 (2009)
  • 著者名/発表者名: 増田建、高橋重一、小林康一
  • 学会等名: 日本植物学会第73回大会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2009-09-18
• [学会発表] Coordinated regulation of chlorophyll biosynthesis by light and phytohormones in Arabidopsis (2009)
  • 著者名/発表者名: 増田建, 深城英弘, 小林康一
  • 学会等名: Tetrapyrrole Photoreceptors of Photosynthetic Organisms, ICTPPO 2009
  • 発表場所: Asilomar Conference Center, USA
  • 年月日: 2009-07-29
• [学会発表] Extraction and quantification of protoheme from plant tissues (2009)
  • 著者名/発表者名: 高橋重一, 小林康一, 増田建
  • 学会等名: Tetrapyrrole Photoreceptors of Photosynthetic Organisms, ICTPPO 2009
  • 発表場所: Asilomar Conference Center, USA
  • 年月日: 2009-07-27
• [図書] The Handbook of Porphyrin Science (2011)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, K., and Masuda, T.
  • 出版者: Tetrapyrrole biosynthesis in plant systems
• [図書] 図説生物学Biology Illustrated (2010)
  • 著者名/発表者名: 「図説生物学」編集委員会
  • 総ページ数: 234
  • 出版者: 東京大学出版会
• [図書] 生物学辞典 (2010)
  • 著者名/発表者名: 石川統, 他編集
  • 総ページ数: 1615
  • 出版者: 東京化学同人
• [図書] 二次代謝物の生合成と機能inベーシックマスター 植物生理学(塩井祐三・井上弘・近藤矩朗 共編) (2009)
  • 著者名/発表者名: 増田建
  • 総ページ数: 19
  • 出版者: オーム社
• [図書] ヘムの定量in光合成研究法(「光合成研究法」編集委員会編) (2009)
  • 著者名/発表者名: 高橋重一, 増田建
  • 総ページ数: 11
  • 出版者: 北海道大学 低温科学研究所
• [備考]
  • URL: http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/masuda_lab/Masuda_Laboratory/Welcome.html
• [備考]
  • URL: http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/masuda_lab/Masuda_Laboratory/Welcome.html
• [備考]
  • URL: http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/masuda_lab