グリオキシソーム機能構築の遺伝学的解析

1998 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ベルオキシソームの一種である。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、高等植物におけるグリオキシソームの機能構築を遺伝学的手法によって解析しようとするものである。初年度は、グリオキシソームの主要な機能である脂肪酸β酸化系を欠損するアラビドプシス突然変異体の同定を行った。この突然変異体は、グリオキシソームの機能を維持するために必須な遺伝子に変異が起きたと考えられ、高等植物におけるベルオキシソーム機能構築の制御機構を解析するうえで絶好な実験材料となることが期待された。
平成10年度は、(1)前年度に同定した脂肪酸β酸化系欠損アラビドプシス突然変異体の遺伝学的および生化学的解析、(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) 初年度に得られた突然変異体について遺伝学的な解析を行い、3つの遺伝子座を同定した。これらのうちPED1遺伝子は、脂肪酸β酸化系酵素の一つであるチオラーゼをコードしており、ped1突然変異体は、チオラーゼを持たず、グリオキシソームの形態が異常になっていた。一方、PED3遺伝子座は5番染色体のLFY3近傍に存在しており、ped2突然変異体は、細胞基質で合成された酵素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。PED3遺伝子座については、現在解析中である。
(2) 脂肪酸β酸化系の初発酵素であるアシルCoA酸化酵素について解析を行った。その結果、植物には長鎖アシルCoAと短鎖アシルCoAのそれぞれに基質特異性を持つ少なくとも2種類のアイソザイムが存在することが明らかになり、それぞれの酵素に対するcDNAのクローニングに成功した。

研究成果

• [文献書誌] Hayashi,H., De Bellis,L., kondo,M., Hayashi,M.and Nishimura,M.: "A Novel oxidase that catalyes oxidation of short-chain acyl CoA in plant peroxisomes." J. Biol.Chem. (in press).
• [文献書誌] Mano,S.,Hayashi,M and Nishimura M.: "Light regulates alternative splicing of hydroxypyruvate reductase in pumpkin" Plant J.17. 309-320 (1999)
• [文献書誌] Kato,A.,Hayashi,M and Nishimura,M.: "Oligomeric proteins containing N-terminal targeting signals are imported into peroxisomes in transgenic Arabidopsis" Plant celL physiol.(in press).
• [文献書誌] Nishimura,M.,Hayashi,M.,Toriyama,M.et al.: "Peroxisome defective mutants of Arabidopsis." J. Plant Res. 111. 329-332 (1998)
• [文献書誌] Hayashi,M., Toriyama,K., kondo,M.and Nishimura,M.: "2.4-dichlorophenoxy butyric aciid-resistant mutants of Arabidopsis.have defeets in glyoxysomal falty acid β-oxidation" Plant cell. 10. 183-195 (1998)
• [文献書誌] Hayashi,M.,DeBellis,L.Yamaguchi,K.et al: "Molecular characterization of a glyoxysomal Long-chain acyl-CoA oxidase that is synthesized as a precursor of higher molecular mass in pumpkin" J. Biol. chem.273. 8301-8307 (1998)