グリオキシソーム機構構築の遺伝学的解析

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09740606
• 研究機関: 岡崎国立共同研究機構
• 研究代表者: 林 誠 岡崎国立共同研究機構, 基礎生物学研究所, 助手 (50212155)
• キーワード: ペルオキシソーム / グリオキシソーム / 緑葉ペルオキシソーム / 脂肪酸β酸化 / グリオキシル酸回路 / 光呼吸 / 突然変異体 / アラビドプシス

研究概要

グリオキシソームは、高等植物の黄化子葉やセネッセンスした組織に見られるミクロボディの一種である。このオルガネラは、脂肪酸β酸化系およびグリオキシル酸回路の各酵素の作用により脂肪から糖新生を行う上で重要な役割を果たしている。本研究は、高等植物におけるミクロボディ機能の制御機構を遺伝学的手法によって解析しようとするものである。グリオキシソーム機能欠損突然変異体は、グリオキシソームの機能構築に関与する遺伝子に変異が起きたと考えられ、高等植物におけるグリオキシソーム機能の調節機構、ひいてはミクロボディ機能変換の制御機構を解析するうえで絶好の材料を提供することが期待される。
平成9年度は、その第一歩として(1)グリオキシソーム機能を欠損するアラビドプシス突然変異体の単離、(2)脂肪酸β酸化系酵素のcDNAクローニングおよび抗体作製を行い、以下の結果を得た。
(1)2,4-dichlorophenoxy butyric acid(2、4DB)は、グリオキシソームに存在する脂肪酸β酸化活性によって分解を受け、除草剤2,4-dichlorophenoxy acetic acid(2、4D)を生じることが知られている。そこで、EMS処理したアラビドプシスから2、4DB特異的に耐性を示す12個体の突然変異体を選抜した。解析の結果、これらのうち1つの突然変異体は、脂肪酸β酸化系酵素の一つであるチオラーゼ遺伝子に変異を持つこと、またもう一つは、チオラーゼがグリオキシソーム内へ輸送されない変異体であることが明らかになった。
(2)本年度は、アシルCoA酸化酵素のcDNAクローニングと抗体作製を行い、本酵素には、少なくとも長鎖アシルCoAと短鎖アシルCoAに特異的に働く2つのアイソザイムが存在することを明らかにした。また、二頭酵素についてもcDNAクローニングに成功しており、現在解析中である。

研究成果

• [文献書誌] Hayashi,M., Aoki,M., Kondo,M.and Nishimura,M.: "Changes in targeting efficiencies of proteins to plant microbodies caused by amino acid substitutions in the carboxy-terminal tripeptide." Plant Cell Physiol.38. 759-768 (1997)
• [文献書誌] Mano,S., Hayashi,M., Kondo,M.and Nishimura,M.: "Hydroxypruvate reductase with a carboxy-terminal targeting signal to microbodies is expressed in Arabidopsis." Plant Cell Physiol.38. 449-455 (1997)
• [文献書誌] Hayashi,M., Toriyama,K., Kondo,M.and Nishimura,M.: "2,4-dichlorophenoxy butyric acid-resistant mutants of Arabidopsis have defects in glyoxysonal fatty acid B-oxidation." Plant Cell.
• [文献書誌] Kato,A., Takeda-Yoshikawa,Y., Hayashi,M., Kondo,M.et al.: "Glyoxysonal malate dehydrogenase in pumpkin : doning of a cDNA and functional analyses of its presequence." Plant Cell Physiol.39. 186-195 (1998)
• [文献書誌] Hayashi H., VeBellis,L., Yamaguchi K., Kato,A., Mano S, Hayashi M、 et al.: "Molecular characterization of a glyoxysonal Long-chain acyl-CoA oxidase that is synthesized as a precursor of higher molecular mass in purpkin." J.Biol.Chem.
• [文献書誌] 林誠.西村幹夫: "シリーズ分子生物学5巻・植物分子生物学33ミクロボディ" 朝倉書店, 75-81 (1997)