| 研究概要 |
本研究は、植物体を構成する各組織の特性を酵素分子に着目して解析ようと試みたものである。エネルギー変換系の基本要素であるミトコンドリア内膜酵素、チトクロムオキシダーゼ(Cyt ox)を研究対象とした。地上部と地下部の組織を選び、特にCyt oxの活性と温度の関係に重点をおいた。サツマイモノの葉のCyt oxが塊根の酵素に比べて高温下でも安定であることを報告し、夏期日中高温にさらされる葉や茎組織の酵素か高温に対する耐性を備えていることを推論した。本研究では、Cyt ox活性の熱に対する差異が膜リン脂質や酵素以外の因子によらず、酵素分子自体の違いによるものであることを明らかにした。すなわち、茎及び根のミトコンドリアからCyt oxを可溶化精製して、高温下での酵素の失活の度合を比較したところ、やはり地上部組織の酵素が安定で、根のものはより速く失活した。
植物のCyt oxは分子量の異なる7種(I,II,III,IV,Va,Vb,Vc)のサブユニットで構成されている。そこで各組織のCyt oxのサブユニット分子種あるいは構成モル比に違いがあるか否かを、生化学的、免疫化学的、分子生物学的手法で解析した。ミトコンドリアDNAにコードされているサブユニット(I,II,IV)は植物種間での差異は殆んどなく、組織による分子種の違いも期待できないことが明らかになった。一方核DNAにコードされているサブユニットの中でVcについてみると、ヤエナリの茎と根の酵素では抗Vc抗体に対する免疫反応性が異なり、アミノ酸配列上の差異があるものと推定された。サツマイモの系ではサブユニットVcの遺伝子は1コピーした存在せず分子種の多様性はあり得ないことが示されたが、茎と塊根のCyt oxではサブユニットVcのモル比が異なり根のCyt oxにはより多くのVc(3分子以上)が結合していることが明らかとなった。熱安定性との関係は今後の課題であるが、組織によって分子種や構成比が異なることを示した得た。
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