光合成CO_2固定酵素,RuBisCO,の活性調節機構の解明

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03660095
• 研究機関: 大阪府立大学
• 研究代表者: 横田 明穂 大阪府立大学, 農学部, 助手 (40118005)
• キーワード: 光合成 / RuBisCO / 履歴現象 / 化学修飾

研究概要

これまでの研究から、ホウレンソウのリブロース1、5-ビスリン酸カルボキシラーゼ/オキシゲナーゼ(RuBisCO)の履歴現象と活性調節部位の両方にリジン残基が関与していることは判明していた。そこで本研究では、これらのリジン残基を同定すると共に、これらのリジン残基の一部が化学修飾されたRuBisCOのカルボキシラーゼ反応の履歴現象を解析することによって、これらのリジン残基の履歴現象と活性調節部位への関与の機構を考察した。
本実験ではリジンの化学修飾剤として、トリニトロベンゼンスルホン酸(TNBS)を用いた。活性型のRuBisCOとTNBSの反応は最初の60分間に見られる急速な反応、その後のゆっくりとした反応、そして反応の最後に見られる非特異的な反応から構成される3段階で進行した。リジン-21、リジン-128そしてループ6中に存在するリジン-334が最初の60分の反応で修飾された。リジン-305はその後のゆっくりとした段階で飾修された。これらの残基の修飾は、活性型のRuBisCOが反応中間体構造アナローグである2-カルボキシアラビニトール1、5-ビスリン酸(CABP)が触媒部位に結合して形成された複合体では、ほぼ完全に抑制された。それに代わり、新しくRuBisCOの大サブユニットに存在するリジン-450と小サブユニットのリジン-71が化学修飾されるようになった。これら2つのリジン残基の修飾は、活性調節部位にも結合する濃度のCABPで約半分に抑制された。これまでの研究で、CABPはRuBisCOの基質であるリブロース1、5-ビスリン酸と同様に、触媒部位に結合した後履歴現象を引き起こすRuBisCOのタンパク構造の変化を誘発すること、さらに高い濃度では活性調節部位にも結合して履歴現象の場合とは異なるタンパクの構造変化を引き起こすことは判明している。よってリジン-21、リジン-128、リジン-305は履歴現象に関与するリジンであると考えられる。一方、リジン-450とリジン-71は活性調節部位に関与したリジンであると考えられる。実際、活性型RuBisCOとTNBSを30分だけ反応させリジン-21とリジン-128のみ修飾したものでは、カルボキシラーゼ反応における履歴現象は幾分緩和された。

研究成果

• [文献書誌] Yotota,A.: "Characterization of ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase carrying ribulose 1,5-bisphosphate on its regulatory sites and the mechanism of interaction of this form of the enzyme with ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase activase" European Journal of Biochemistry. 204. 901-909 (1992)
• [文献書誌] Yokota,A.: "Regulation of the activity of ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase through cooperative binding of 6-phosphogluconate to its regulatory sites" European Journal of Biochemistry. 204. 721-727 (1992)
• [文献書誌] Osafune,T.: "Immunogold Iocalization of ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase in developing proplastids of dark-grown wax-rich cells of Euglena gracilis" Journal of Electron Microscopy. 41. 469-474 (1992)
• [文献書誌] Yokota,A.: "Effect of sugar acids on the functions of ribulose bisphosphate carboxylase/oxygenase:Differentiation of two different ligandbinding modes of the catalytic sites" Bioscience,Biotechnology and Biochemistry. 57. 69-72 (1993)