光シグナルによって抑制されるpsbA遺伝子の発現ー光化学系II反応中心サブユニットD1タンパク質にみられる転写後の制御とシグナル伝達系の解析ー

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03262210
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 佐藤 公行 岡山大学, 理学部, 教授 (10032822)
• 研究分担者: 高橋 裕一郎 岡山大学, 大学院・自然科学研究科, 助手 (50183447)
• キーワード: 光合成 / 光化学反応中心 / D1蛋白質 / 翻訳制御 / ATP / アトラジン / psbA / 蛋白合成

研究概要

光合成光化学系II反応中心はD1、D2と呼ばれる2種類の蛋白サブユニットを中心に構築されている。これらサブユニットのうち、D1蛋白質は光照射下で高速度の代謝回転を行っており、この蛋白質合成の光制御のメカニズムの解明が本研究の主題である。本年度は単離葉緑体を用いてこの現象の解析を行うと同時に、合成された蛋白質の機能発現に関与するCー末プロセシング酵素の純化を行った。
単離葉緑体におけるD1蛋白質の合成は光照射に依存する。この光依存性の蛋白合成は光合成電子伝達反応の阻害剤であるアトラジンやDCMUの添加で阻害される。また、この蛋白合成は光リン酸化反応の阻害剤や膜を介するプロトン濃度勾配の形成を阻止する諸種のイオノフォアの添加によっても阻害され、結局のところ、蛋白合成の活性は葉緑体ストロマのATPレベルに対応しているように思われる。ストロマのATPレベルを介した蛋白合成の制御はエネルギ-供給として理解されるが、他の可能性すなわち蛋白合成のinitiationあるいはelongationの特定の段階がATPレベルを介して直接的あるいは間接的に制御されている可 能性も考えられる。後者の可能性を暗示する1つの事実は光照射中断後にみられる17.5kDaポリペプチドの蓄積である。このポリペプチドはリシルエンドペプチダ-ゼによって切断されず、D1蛋白質に対する抗体と反応することなどからD1蛋白質の合成中間体と推定される。このペプチドの蓄積は明条件下においても葉緑体にアトラジンを添加してストロマATPレベルを低下させた場合にも観察され、pabAmRNA翻訳の特定の段階が高濃度のATPを必要としていることを暗示している。

研究成果

• [文献書誌] E.J.E.van Mieghem,K,Satoh & A.W.Rutherford: "A chlorophyll tilted 30° rolative to the membrane in the Photosystem II reaction centre." Biochim.Biophys.Acta.1058. 379-385 (1991)
• [文献書誌] H.Nakane,M.Iwaki,K.Satoh & S.Itoh: "Artificial quinones replace the function quinone electron acceptor(Q_A)in the isolated D1ーD2ーcytochrome b_<559> Photosystem II reaction center complex" Plant Cell Physiol.32(8). 1165-1171 (1991)
• [文献書誌] H.Kuroda,N.Inagaki & K.Satoh: "The level of stromal ATP regulates translation of the D1 protein in isolated chloroplasts." Plant Cell Physiol.33(1). 33-39 (1992)
• [文献書誌] N.Inagaki & K.Satoh: "Accumulation of a translation intermediate of D1 protein by lightーdark transition in isolated spinach chloroplasts." FEBS Lett.(1992)
• [文献書誌] K.Satoh: "Organization of the photosystem II reaction center." Regulation of Chloroplast Biogenesis (J.H.ArgyroudiーAkoyunogloued.)Plenum Pub.Corp.(1992)
• [文献書誌] 佐藤 公行: "光合成器官の分子構築と機能 現代植物生理学講座(分担)" 朝倉書店, (1992)
• [文献書誌] K.Satoh: "Isolation and Properties of the Photosystem II Reaction Center,In J.Norris & J.Deisenhofer ods."The Photosynthetic Reaction Center"" Academic Press, (1992)