らん藻cotA遺伝子のプロトン輸送における役割

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09640767
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 小川 晃男 名古屋大学, 生物分子応答研究センター, 教授 (80087593)
• キーワード: cyanobacteria / proton extrusion / Synechocystis / Synechococcus / pxcA / cotA / cytoplasmic membrane / cemA

研究概要

cotA(本研究結果をもとにpxcAと改名した)は本研究代表者等がはじめてらん藻から単離した遺伝子で、高等植物葉緑体ゲノムに存在する葉緑体包膜蛋白をコードするcemAの相同遺伝子である。以下に研究実績を列挙する。1)SynechocystisPCC6803のcotAの440のアミノ酸からなる蛋白をコードする事を明らかにした。2)cotAの遺伝子産物が細胞質膜に局在することを証明した。3)SynechococcusPCC7942のcotAを単離し、432のアミノ酸からなる蛋白をコードする事を明らかにした。4)両らん藻株についてcotA欠損変異株を作製し解析したところ、光照射下におけるプロトン放出能を欠いていた。これらの結果からcotAがプロトン交換に直接関わっていることが明らかとなり、pxCAと改名した。5)pxcA欠損がCO_2,HC0_3^-およびNO_3^-取り込みに及ぼす影響について総合的な解析を行った結果、酸性領域または低Na^+下ではCO_2およびNO_3^-の取り込みを大きく阻害した。これらの結果に基ずきPxcA依存性のプロトン交換は物質輸送の際の細胞内pHや電荷の恒常性を保つ上で重要な働きをしている推論した。6)PxcA依存性プロトン放出は光化学系2のみで進行することを明らかにした。7)PxcAはATP結合部位をもたないことから、i)pxcAはATP結合部位をもつプロトン輸送体と複合体を形成している、ii)PxcAはプロトン輸送体であるが、ATPによって駆動される他のイオンの輸送と共役して駆動される、の2つの可能性が考えられる。

研究成果

• [文献書誌] Sonoda,M.,K.Kitano,A.Katoh,H.Katoh,H.Ohkawa,T.Ogawa: "Size of cotA and identification of the gene product in Synechoystis sp.strain PCC 6803." Journal of Bacteriology. 179. 3845-3850 (1997)
• [文献書誌] Sonoda,M.,H.Katoh,H.Ohkawa,T.Ogawa: "Cloning of cotA gene of Synechococus PCC7942 and complementation of a cotA-less mutant of Synechocystis PCC6803 with chimeric genes of the two strains." Photosynthesis Rescarch. 54. 99-105 (1997)
• [文献書誌] Sonoda,M.,H.Katoh,W.Vermass,G.Schmetterer and T.Ogawa: "Photosynthetic Electron Transport Involved in the PxcA-Dependent Proton Extrusion in Synechocystis sp.PCC6803 : Effect of pxcA Inactivation on CO_2,HCO_3 and NO_3 Uptake." Journal of Bacteriology. 180. 3799-3803 (1998)
• [文献書誌] Ohkawa,H.,Sonoda,M.,Katoh,H.and Ogawa,T.: "The Use of mutants in the analysis of the CCM in cyanobacteria" Canadian Journal of Botany. 76. 1035-1042 (1998)
• [文献書誌] Sonoda,M.,Katoh,H.,Katoh,A.,Ohkawa,H.,Vermaas,W.,Ogawa,T.: "Structure and function of cemA homologue (pxcA) in cyanobacteria." The Chloroplast : From Molecular Biology to Biotechnology (ed.Akuyunoglou).(印刷中). (1999)
• [文献書誌] Sonoda,M.,Katoh,H.,Vermaas,W.,Ogawa,T.: "cemA homologue in cyanobacteria (pxcA) involved in proton extrusion." Proceedings of the XIth International Photosynthesis Congress Kluwer.(印刷中). (1999)