光合成の損傷と修復の分子機構

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04273101
• 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: 西村 幹夫 岡崎国立共同研究機構, 基礎生物学研究所, 教授 (80093061) ; 浅田 浩二 京都大学, 食糧科学研究所, 教授 (50027182) ; 田中 国介 京都府立大学, 農学部, 教授 (90027194) ; 高宮 健一郎 東京工業大学, 生命理工学部, 教授 (80037259) ; 渡辺 昭 東京大学, 理学部, 教授 (70023471)
• キーワード: 光合成 / 強光 / 高温 / 活性酸素 / 損傷 / 修復 / 環境応答 / 反応中心

研究概要

光合成の損傷と修復の分子機構を、「光」・「活性酵素」・「高温」の環境要因に重点をおいて解析し、以下の成果を得た。
(1)Synechocystis PCC 6803株について、光化学系II反応中心のDIサブユニットをコードするpsbA遺伝子のin vitro random mutagenesisにより、18種類の光耐性株を入手し、その光耐性機構を励起エネルギー伝達、電子伝達、タンパク質のターンオーバーのレベルで解析した。
(2)DIタンパク質の損傷・修復サイクルの一つのステップとなる前駆体タンパク質のC-末プロセシングに関与する酵素を純化し、そのアミノ酸配列情報をもとに、この酵素をコードする遺伝子を同定し、その過剰発現と失活の系を開発した。
(3)光損傷の回避機構として機能すると考えられる光呼吸について、その動的な解析から、光阻害・光損害との関係を明らかにした。
(4)光・酸素ストレスを緩和する循環的電子伝達系に関して、Synechocystis PCC6803株から単離したチラコイド膜がNDHを結合し、この反応に関与していることを明らかにし、また、この反応の分子機構について解析した。
(5)活性酸素消去系に関与する、APX,GR,GRX,SOD等の遺伝子構造を各種植物について決定し、導入されたこれら遺伝子の協調発現や発現抑制の機構を解析した。
(6)シロイヌナズナのミトコンドリアCpn10 (AT1)とプラスチドCpn10 (AT2)のmRNAとタンパク質の蓄積量の熱処理による変動を調べた。また、アンチセンスAT1cDNAを強制発現させた形質転換体16系統について解析し、高温耐性獲得の可能性を追求した。

研究成果

• [文献書誌] Taguchi,F.Y,Yamamoto and K.Satoh: "Recognition of the structure around the site of cleavage by the carboxyl-terminal processing protease for D1 precursor protein of the photosystem II reaction center." J.Biol.Chem.270. 10711-10716 (1995)
• [文献書誌] Ohata,H.,M.Shimojima K.Ookata,T.Masuda,Y.Shioi and K.Takamiya: "A close relation ship between increases in galactosyltransferase activity and the accumulation of galactolipids during plastid development in cucumber seedlings." Plant Cell Physiol.36. 1115-1120 (1995)
• [文献書誌] Kobayashi,K.,S.Tagawa,S.Sano and K.Asada: "A direct demonstration of the catalytic action of monodehydroascorbate reductase by pulse radiolysis." J.Biol.Chem.270. 27551-27554 (1995)
• [文献書誌] K.Yamaguchi,H.Mori and M.Nishimura: "A novel isoenzyme of ascorbate peroxidase localized on glyoxysomal and leaf peroxisomal membranes in pumpkin." Plant Cell Physiol.36. 1157-1162 (1995)
• [文献書誌] Kubo,A.,H.Saji,Kiyoshi Tanaka,Kunisuke Tanaka and N.Kondo: "Cloning and sequencing of a cDNA encoding ascorbate peroxidase from Arabidopsis thaliana." Plant Mol.Biol.18. 6910-7011 (1992)
• [文献書誌] Aono,M.,H.Saji,K.Fujiyama,M.Sugita,N.Kondo and K.Tanaka: "Decrease in activity of glutathione reductase enhances paraquat sensitivity in transgenic Nicotiana tabacum." Plant Physiol.107. 645-648 (1995)
• [文献書誌] Satoh,K.: "Oxygenic Photosynthesis : The Light Reactions" Kluwer academic Publishers in press(分担), (1995)
• [文献書誌] Asada,K.: "Environmental Stress and Photosynthesis" Kluwer academic Publishers in press(分担), (1996)