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葉緑体NADP供給とプロトン駆動力のバランス制御機構の解明

公募研究

研究領域新光合成:光エネルギー変換システムの再最適化
研究課題/領域番号 19H04715
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関埼玉大学

研究代表者

川合 真紀  埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (10332595)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
2020年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2019年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
キーワードNAD(P)(H) / 光合成電子伝達経路 / プロトン駆動力 / NADP / 光合成 / 葉緑体 / NADP合成 / NADキナーゼ
研究開始時の研究の概要

光合成は、光で駆動された電子伝達反応によって化学エネルギー(ATP, NADPH)を合成する反応を含む。このエネルギー変換過程において、リニア電子伝達(LET)の最終電子受容体であるNADP+はATPを消費して合成される。従って、光合成エネルギーバランスを最適化する上で、葉緑体NADP補酵素の量的制御は、酸化還元比制御と同様に極めて重要である。本研究では、葉緑体NADP状態とプロトン駆動力とのバランスを制御するメカニズムの解明に取り組む。

研究実績の概要

本研究は葉緑体NADP+供給とプロトン駆動力のバランス制御機構の解明を目的として、I. CETとNADP+合成の交互作用、および、II. 光合成電子伝達経路によるNADK2活性制御機構、の2点の研究を実施した。項目Iでは、前年度までに変異体および薬剤を使用した実験によって、CET活性の低下に伴って葉緑体NADP+量が低下する事をin vivoで明らかにしており、本年度は葉緑体NADP+量が低下した時のCET活性をin vivoで計測した。葉緑体NADP+量を暗馴化時間によって調節した後に、速やかにCET活性を計測することによって、葉緑体NADP+量の低下に伴ってCET活性が増大するという明確な相関を見出した。従って、葉緑体NADP+量の変動が光合成電子伝達フローの切り替えに関与しており、光条件に応じて需給変動が生じるLET活性変化は葉緑体NADP+の変動による調節を受けており、CET活性が葉緑体NADP+量を制御する一連の流れが示唆された。
また、項目II.では光合成電子伝達鎖にNADP+を供給するNADK2活性制御機構について、タンパク質のN末領域内に暗所で酵素活性を抑制する機能が存在することを示した。また、nadk2欠損変異体の表現型を回復させる変異体をスクリーニングした結果、葉緑体内に存在すると考えられる機能未知のタンパク質が失われることで、nadk2の表現型が軽減されることが明らかとなり、葉緑体内のNADP+供給の制御機構の一端を解明することができた。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 4件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 10件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 2件)

  • [国際共同研究] INRA(フランス)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] INRA(フランス)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Redox regulation of NADP-malate dehydrogenase is vital for land plants under fluctuating light environment2021

    • 著者名/発表者名
      Yokochi Y., Yoshida K., Hahn F., Miyagi A., Wakabayashi K-I., Kawai-Yamada M., Weber A. P. M., Hisabori T.
    • 雑誌名

      Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.

      巻: 118 号: 6

    • DOI

      10.1073/pnas.2016903118

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The NAD Kinase Slr0400 Functions as a Growth Repressor in Synechocystis sp. PCC 68032021

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa Yuuma、Cassan Cedric、Kadeer Aikeranmu、Yuasa Koki、Sato Nozomu、Sonoike Kintake、Kaneko Yasuko、Miyagi Atsuko、Takahashi Hiroko、Ishikawa Toshiki、Yamaguchi Masatoshi、Nishiyama Yoshitaka、Hihara Yukako、Gibon Yves、Kawai-Yamada Maki
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology

      巻: - 号: 4 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1093/pcp/pcab023

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Measurement of Chloroplastic NAD Kinase Activity and Whole Tissue NAD Kinase Assay2020

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa Yuma、Kawai-Yamada Maki、Hashida Shin‐nosuke
    • 雑誌名

      BIO-PROTOCOL

      巻: 10 号: 1 ページ: 1-1

    • DOI

      10.21769/bioprotoc.3480

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dehydroascorbate Reductases and Glutathione Set a Threshold for High-Light?Induced Ascorbate Accumulation2020

    • 著者名/発表者名
      Terai Yusuke、Ueno Hiromi、Ogawa Takahisa、Sawa Yoshihiro、Miyagi Atsuko、Kawai-Yamada Maki、Ishikawa Takahiro、Maruta Takanori
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 183 号: 1 ページ: 112-122

    • DOI

      10.1104/pp.19.01556

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Phosphorus toxicity disrupts Rubisco activation and reactive oxygen species defence systems by phytic acid accumulation in leaves2020

    • 著者名/発表者名
      Takagi D, Miyagi A, Tazoe Y, Suganami M, Kawai-Yamada M, Ueda A, Suzuki Y, Noguchi K, Hirotsu N, Makino A
    • 雑誌名

      Plant, Cell and Environment

      巻: - 号: 9 ページ: 2033-2053

    • DOI

      10.1111/pce.13772

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Altered metabolism of chloroplastic NAD kinase-overexpressing Arabidopsis in response to magnesium sulfate supplementation2020

    • 著者名/発表者名
      Kawai-Yamada Maki、Miyagi Atsuko、Sato Yuki、Hosoi Yuki、Hashida Shin-Nosuke、Ishikawa Toshiki、Yamaguchi Masatoshi
    • 雑誌名

      Plant Signaling & Behavior

      巻: 16 号: 1 ページ: 1844509-1844509

    • DOI

      10.1080/15592324.2020.1844509

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Plant-Unique cis/trans Isomerism of Long-Chain Base Unsaturation is Selectively Required for Aluminum Tolerance Resulting from Glucosylceramide-Dependent Plasma Membrane Fluidity2020

    • 著者名/発表者名
      Sato Masaya、Nagano Minoru、Jin Song、Miyagi Atsuko、Yamaguchi Masatoshi、Kawai-Yamada Maki、Ishikawa Toshiki
    • 雑誌名

      Plants

      巻: 9 号: 1 ページ: 19-19

    • DOI

      10.3390/plants9010019

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Oxalate contents in leaves of two rice cultivars grown at a free-air CO<sub>2</sub> enrichment (FACE) site2019

    • 著者名/発表者名
      Atsuko Miyagi, Ko Noguchi, Takeshi Tokida, Yasuhiro Usui, Hirofumi Nakamura, Hidemitsu Sakai, Toshihiro Hasegawa, Maki Kawai-Yamada
    • 雑誌名

      Plant Production Science

      巻: - 号: 3 ページ: 407-411

    • DOI

      10.1080/1343943x.2019.1598272

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] High-yielding rice Takanari has superior photosynthetic response to a commercial rice Koshihikari under fluctuating light2019

    • 著者名/発表者名
      Adachi Shunsuke、Tanaka Yu、Miyagi Atsuko、Kashima Makoto、Tezuka Ayumi、Toya Yoshihiro、Kobayashi Shunzo、Ohkubo Satoshi、Shimizu Hiroshi、Kawai-Yamada Maki、Sage Rowan F、Nagano Atsushi J、Yamori Wataru
    • 雑誌名

      Journal of Experimental Botany

      巻: 70 号: 19 ページ: 5287-5297

    • DOI

      10.1093/jxb/erz304

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The mitochondrial alternative oxidase supports redox balance of the photosynthetic electron transport, primary metabolite balance and growth at high light.2019

    • 著者名/発表者名
      Zhenxiang Jiang, Chihiro K.A. Watanabe, Atsuko Miyagi, Maki Kawai-Yamada, Ichiro Terashima, Ko Noguchi
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 20 号: 12 ページ: 3067-3067

    • DOI

      10.3390/ijms20123067

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Glycosylinositol phosphoceramide-specific phospholipase D activity catalyzes transphosphatidylation2019

    • 著者名/発表者名
      Rumana Yesmin Hasi, Makoto Miyagi, Katsuya Morito, Toshiki Ishikawa, Maki Kawai-Yamada, Hiroyuki Imai, Tatsuya Fukuta Kentaro Kogure Kaori Kanemaru, Junji Hayashi, Ryushi Kawakami and Tamotsu Tanaka
    • 雑誌名

      J. Biochem.

      巻: 166 号: 5 ページ: 441-448

    • DOI

      10.1093/jb/mvz056

    • NAID

      120006879927

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Flaveria 属 C4植物における NADキナーゼの特性2020

    • 著者名/発表者名
      田中雅美、石川優真、谷口幸美、小川敬子、宮城敦子、石川寿樹、山口雅利、宗景ゆり、川合真紀
    • 学会等名
      日本植物学会 第84回大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] シアノバクテリア Synechocystis sp PCC 6803 におけるメチルグリオキサールシンターゼ(Sll0036)の機能解析2020

    • 著者名/発表者名
      Akram Kader、石川寿樹、山口雅利、石川優真、宮城敦子、川合真紀
    • 学会等名
      日本植物学会 第84回大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 葉緑体局在性シロイヌナズナNADキナーゼの機能解析2020

    • 著者名/発表者名
      チョモリグ、橋田慎之介、宮城敦子、石川寿樹、山口雅利、川合真紀
    • 学会等名
      第62回植物生理学会年会(島根大会)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 暗馴化過程におけるNADP+減少の遅延は代謝順応に重要な影響を及ぼす2020

    • 著者名/発表者名
      橋田慎之介、宮城敦子、川合真紀
    • 学会等名
      第62回植物生理学会年会(島根大会)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Physiological role of NAD kinase in cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 68032019

    • 著者名/発表者名
      Yuuma Ishikawa, Kintake Sonoike, Hihara Yukako, Maki Kawai-Yamada
    • 学会等名
      17th International Congress on Photobiology, 18th Congress of the European Society for Photobiology
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] NADK3, one of NAD kinases has a principal role in photorespiration in Arabidopsis2019

    • 著者名/発表者名
      Daimu Tanaka, Shota Suzuki, Atsuko Miyagi, Masaru Kono, Ko Noguchi, Wataru Yamori, Yuuma Ishikawa, Masatoshi Yamaguchi, Maki Kawai-Yamada
    • 学会等名
      17th International Congress on Photobiology, 18th Congress of the European Society for Photobiology
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] シロイヌナズナのペルオキシソーム局在性NADキナーゼの欠損は光呼吸に影響を与える2019

    • 著者名/発表者名
      田中大夢、鈴木渉太、宮城敦子、河野優、石川寿樹、山口雅利、川合真紀
    • 学会等名
      第37回日本植物細胞分子生物学会(京都)大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Synechocystis sp. PCC 6803のslr0400破壊株は従属栄養性を獲得する2019

    • 著者名/発表者名
      石川優真、宮城敦子、長野稔、石川寿樹、山口雅利、園池公毅、金子康子、日原由香子、川合真紀
    • 学会等名
      日本植物学会第83回大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Flaveria 属植物におけるNAD キナーゼの解析2019

    • 著者名/発表者名
      田中雅美、石川優真、谷口幸美、小川敬子、宮城敦子、石川寿樹、山口雅利、宗景ゆり、川合真紀
    • 学会等名
      日本植物学会第83回大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 油脂産生藻類Nannochloropsis のNAD キナーゼの解析2019

    • 著者名/発表者名
      鈴木耕陽、石川優真、岩井雅子、堀孝一、信澤岳、宮城敦子、石川寿樹、山口雅利、太田啓之
    • 学会等名
      日本植物学会第83回大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 油脂高産生藻Nannochloropsisが有するNADキナーゼの単離と発現解析2019

    • 著者名/発表者名
      鈴木耕陽、石川優真、岩井雅子、堀孝一、信澤岳、宮城敦子、 石川寿樹、山口雅利、太田啓之、川合真紀
    • 学会等名
      第32回植物脂質シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] シアノバクテリアSunechocystis sp.PCC6803におけるメチルグリオキサールシンターゼの機能解析2019

    • 著者名/発表者名
      アキラムカーディル、石川優真、宮城敦子、石川寿樹、山口雅利、川合真紀
    • 学会等名
      藍藻の分子生物学2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2021-12-27  

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