葉緑体ｐｐＧｐｐシグナルの人工構築による植物緊縮制御の解析

• 研究課題/領域番号: 24570054
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 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 (2014); 愛媛大学 (2012-2013)
• 研究代表者: 戸澤 譲 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (90363267)
• 研究分担者: 小川 敦司 愛媛大学, プロテオサイエンスセンター, 准教授 (30442940)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2013年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2012年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 葉緑体 / 翻訳制御 / 核酸代謝 / 緊縮制御 / ppGpp / リボスイッチ

研究成果の概要

本課題では、植物葉緑体におけるppGppの機能を明らかにするために研究を進めた。葉緑体抽出液を用いた試験管内翻訳系を構築し、ppGppが葉緑体タンパク質合成を阻害することを明らかにした。続いて、エネルギー分子として重要なGTP合成の鍵酵素であるグアニル酸キナーゼがさらに低濃度のppGppにより活性阻害を受けることを明らかにし、少なくともGTP合成とタンパク質合成へのppGppシグナルの寄与を世界に先駆けて証明した。さらに、化合物テオフィリンにより駆動するリボスイッチを利用した遺伝子発現制御系をラン藻において構築することに成功し、それをタバコ葉緑体ゲノムに適用し形質転換植物を得ることに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Biochemical analyses of ppGpp effect on adenylosuccinate synthetases, key enzymes in purine biosynthesis in rice. (2014)
  • 著者名/発表者名: Nomura Y, Nozawa A, Tozawa Y
  • 雑誌名: Biosci. Biotechnol. Biochem. 巻: 78 号: 6 ページ: 1022-1025
  • DOI: 10.1080/09168451.2014.910103
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Diversity in Guanosine 3′,5′-Bisdiphosphate (ppGpp) Sensitivity Among Guanylate Kinases of Bacteria and Plants. (2014)
  • 著者名/発表者名: Nomura, Y., Izumi, A., Fukunaga, Y. Kusumi, K., Iba, K., Watanabe, S., Nakahira, Y., Weber, A. P., Nozawa, A., and Tozawa, Y.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 289 号: 22 ページ: 15631-15641
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.534768
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Biochemical analyses of ppGpp effect on adenylosuccinate synthetases, key enzymes in purine biosynthesis in rice. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuhta Nomura, Akira Nozawa, Yuzuru Tozawa
  • 雑誌名: Bioscience Biotechnology and Biochemistry 巻: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theophylline-dependent Riboswitch as a Novel Genetic Tool for Strict Regulation of Protein Expression in Cyanobacterium Synechococcus elongatus PCC 7942 (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoichi Nakahira, Atsushi Ogawa, Hiroyuki Asano, Tokitaka Oyama, Yuzuru Tozawa
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 54 号: 10 ページ: 1724-1735
  • DOI: 10.1093/pcp/pct115
  • NAID: 40019838886
  • 査読あり
• [雑誌論文] ppGpp inhibits peptide elongation cycle of chloroplast translation system in vitro (2012)
  • 著者名/発表者名: Nomura Y, Takabayashi T, Kuroda H, Yukawa Y, Sattasuk K, Akita M, Nozawa A, Tozawa Y
  • 雑誌名: Plant Molecular Biology 巻: 78 号: 1-2 ページ: 185-196
  • DOI: 10.1007/s11103-011-9858-x
  • 査読あり
• [学会発表] 葉緑体の核酸代謝系と原核生物型ppGpp制御系の共進化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 野村 勇太, 戸澤 譲
  • 学会等名: 第3回マトリョーシカ型生物学研究会
  • 発表場所: 神戸大学（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2014-07-11 – 2014-07-13
• [学会発表] 最小ドメイン型ppGpp加水分解酵素SAHの同定およびその機能構造解析
  • 著者名/発表者名: 泉 厚志、野村 勇太、福永 芳規、野澤 彰、 戸澤 譲
  • 学会等名: 平成２６年度 日本農芸化学会
  • 発表場所: 川崎
• [学会発表] 植物葉緑体のプリンヌクレオチド生合成制御におけるppGppの役割
  • 著者名/発表者名: 野村 勇太、 泉 厚志、 福永 芳規、 楠見 健介、 射場 厚、 中平 洋一、 野澤 彰、 戸澤 譲
  • 学会等名: 平成２６年度 日本農芸化学会
  • 発表場所: 川崎
• [学会発表] 植物葉緑体におけるppGppの主要標的分子はグアニル酸キナーゼである
  • 著者名/発表者名: 野村 勇太、 泉 厚志、 福永 芳規、 楠見 健介、 射場 厚、 中平 洋一、 野澤 彰、 戸澤 譲
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山
• [学会発表] 葉緑体のppGpp分解酵素RSH1の機能解析
  • 著者名/発表者名: 野村勇太、高津愛、戸澤譲
  • 学会等名: 日本分子生物学会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
• [学会発表] バクテリアの最小ドメイン型ppGpp分解酵素の発見およびその機能構造解析
  • 著者名/発表者名: 泉厚志、中平洋一、野村勇太、福永芳規、戸澤譲
  • 学会等名: 日本分子生物学会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
• [学会発表] 葉緑体局在型のppGpp標的候補分子の生化学的機能解析
  • 著者名/発表者名: 野村勇太、楠見健介、戸澤譲
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 岡山大学
• [学会発表] ラン藻のための新規遺伝子発現制御技術の開発
  • 著者名/発表者名: 中平洋一、小川敦司、淺野宏幸、小山時隆、戸澤譲
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 岡山大学