葉緑体の電子伝達反応における制御機構

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04044110
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 松原 央 大阪大学, 理学部, 教授 (00028242)
• 研究分担者: RICHARD Malk Univ.of California, Berkeley・Dept.of Plan, Professor ; BOB B Buchan Univ.of California, Berkeley・Dept.of Plan, Professor ; 大岡 宏造 大阪大学, 理学部, 助手 (30201966) ; 高橋 康弘 大阪大学, 理学部, 助手 (10154874) ; 和田 敬四郎 金沢大学, 理学部, 教授 (70028174)
• キーワード: ndh遺伝子 / FNR / 光化学系 複合体 / 光化学反応中心 / チオレドキシン / フェレドキシン / 藍藻 / 緑色イオウ細菌

研究概要

高橋・松原らは、遺伝子操作を利用して、藍藻plectonema boryanumのndh遺伝子群の変異株単離を試みた。各遺伝子を破壊すると、生理機能に致命的な損傷を与えてしまい、結果の解釈・解析は複雑であることが示された。この原因は、ndh遺伝子群は光合成電子伝達系の機能発現において必須の生理機能を有しながらも、その各遺伝子の破壊は光合成反応の多岐に渡る機能部位に損傷を与えるためであった。それ故、各ndh遺伝子に関する変異株の作製とともに、今後は酵素活性の測定系の確立が急務の課題であることが問題点として提示された。
大岡・松原・Malkinらは、光化学系Iの祖先型と考えられていた、緑色イオウ細菌の光化学反応中心を世界に先駆けて単離し、その電子伝達成分・反応機構を解析した。緑色イオウ細菌の光化学反応中心には、光化学系Iとよく似た活性中心であるFe-Sクラスターが存在するが、反応中心P840に電子を直接渡すのはbound型のチトクロムcであることを反応速度論的に初めて明らかにした。
和田は、根および葉のFNR特異抗体を用いて藍藻から高等植物に至る広範な植物組織から得られたFNR標品との反応を利用し、根のFNR遺伝子の起源について新たな知見を得た。
Buchananは、小麦粉からチオレドキシンを単離精製することに成功し、その生理機能についての解析を進めた。
Malkinは、光化学系 に連接する電子伝達系の分子応答のメカニズムを解析する目的で、光化学系 複合体の分子構築に関する解析を行なった。また、塩処理により特異的に複合体から解離してくる分子量約9kDaのポリペプチドを報告し、そのサブユニットの機能解析の糸口を切り開く知見を得た。

研究成果

• [文献書誌] Hiroshi MATSUBARA: "Structural and functional diversity of ferredoxins and related proteins." Advances in Inorganic Chemistry. 38. 223-280 (1992)
• [文献書誌] Keiichi FUKUYAMA: "Crystal structure of oxidized flavoodoxin from a red alga Chondrus crispus at 1.8Å resolution." J.Mol.Biol.225. 775-789 (1992)
• [文献書誌] Keishiro WADA: "Amino acid sequences of ferredoxins from Alocasia macrorrhiza Schott in Papua New Guinea." Protein Seq.& Data Anal.5. 13-19 (1992)
• [文献書誌] Harumi SAKAI: "Amino acid sequence study of ferredoxin from a club moss,Lycopodium clavatum L." Bot.Mag.Tokyo. 105. 71-82 (1992)
• [文献書誌] Y.SANADA: "Facultative halophytes accumulate proline as the early response to salt stress." Photosynth.Res.
• [文献書誌] Hirozo OH-OKA: "Isolation of the photoactive reaction center complex that contains three types of Fe-S centers and a cytochrome c subunits from green sulfur becterium." Plant Cell Physiol.34. 93-101 (1993)
• [文献書誌] A.L.Zilber: "Organization and topology of photosystem I subunits." Plnt Physiol.99. 901-911 (1992)
• [文献書誌] W.-Z. He: "Specific release of a 9-kDa extrinsic polypeptide of photosystim I from spinach chloroplasts by salt washing." FEBS Lett.308. 298-300 (1992)
• [文献書誌] Koroly Kobrehel: "Specific reduction of wheat storage proteins by thioredoxin h." Plant Physiol.99. 919-924 (1992)
• [文献書誌] Jin-An Jiao: "Thioredoxin-linked chnges in properties of protease inhibitors of seeds." Plant Physiol.99S. 57 (1992)
• [文献書誌] Bob.B.Buchanan: "Carbon dioxide assimilation in oxygenic and anoxygenic photosynthesis." Photosynth.Res.33. 147-162 (1992)