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高等植物の光合成及び非光合成器官に存在するフェレドキシンやフェレドキシン依存性酵素の機能や遺伝子発現の解析を行ない、以下に示す成果を得た。
1.フェレドキシン(Fd)が多重遺伝子族でコ-ドされるイソ蛋白質よりなることを蛋白質と遺伝子レベルで明らかにし、器官・組織特異的発現や光誘導性の有無から、Fdイソ蛋白質は光合成型と非光合成型に大別できることを示した。
2.光合成型、非光合成型のFdのゲノム遺伝子をクロ-ニングし、全構造を決定した。非光合成型のものには、5'非翻訳領域に約3kbのイントロンが存在することが、光合成型のものとは大きく異なる特徴である。
3.非光合成型Fdも、光合成型Fdと同様に、延長ペプチドを持つ前駆体として細胞礎質で合成され、葉緑体やエチオプラストに移行することをin vitroの再構成実験で明らかにした。
4.生体から大量に得ることが困難な非光合成型Fdを大腸菌発現系を用いて調製できる実験系を確立し、FdーNADP^+還元酵素との電子伝達活性を非光合成型と光合成型Fdと比較解析したところ、光合成Fdは光還元系から、非光合成FdはNADPHから電子を受要する活性が優れていることが判明した。
5.Fd依存性グルタミン酸合成酵素(GOGAT)と5種類のアイソザイムから成るグルタミン合成酵素(GS)の遺伝子をクロ-ニングした。それぞれの特異プロ-ブを作製しmRNAの蓄積量を分別定量したところ、GOGATと葉緑体型GSアイソザイムが、器官特異性や光誘導性の観点から協調的に発現することを見出した。一方、細胞礎質型のGSアイソザイムとは明確な対応関係が認められなかった。
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