| 研究課題/領域番号 |
10640630
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
植物生理
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
長谷 俊治 大阪大学, たんぱく質研究所, 教授 (00127276)
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| 研究分担者 |
有賀 洋子 大阪大学, たんぱく質研究所, 助手 (60255429)
藤田 祐一 大阪大学, たんぱく質研究所, 助手 (80222264)
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| 研究期間 (年度) |
1998 – 2000
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| キーワード | 炭酸同化 / 窒素同化 / フェレドキシン / グルタミン酸合成酵素 / フェレドキシン-NADP^+還元酵素 / 電子伝達複合体 |
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| 研究概要 |
光合成生物における炭素と窒素の同化反応は、共に還元力やATPを用いる代謝系であり、両者には統御のとれたクロストークがある。グルタミン酸合成系酵素とそれに還元力を供給する電子キャリアーを中心に以下の研究を行った。
1.ラン藻の一種P.boryanumのFd依存性とNADH依存性のグルタミン酸合成酵素(GOGAT)の遺伝子破壊株を作製した。いずれの破壊株も生育可能であったが、強光で炭酸ガス濃度の高い環境条件下では、炭酸同化と窒素同化の協調性がFd-GOGAT欠損株でのみで消失することが判明した。この株では炭酸同化が優先的に進行し、窒素欠乏に応答して、a)細胞内のアミノ酸プールの変動、b)光合成色素蛋白質の遺伝子の転写産物の減少、c)硝酵からアンモニアへの還元過程の活発化、を突き止めた。
2.C4植物であるトウモロコシでは葉肉細胞(MC)と維管束鞘細胞(BSC)では炭素と窒素の同化が分業している。これら細胞に特異的な電子キャリアーであるフェレドキシン(FdIとFdII)が、Fd:NADP^+還元酵素(FNR)との電子授受の特性が異なるり、MCのFdIは非循環型の電子伝達で効率よく機能してNADPHの生産や窒素同化系酵素群への還元力配分能力に優れること、一方、BSCのFdIIは循環型の電子伝達に寄与し、窒素同化の駆動には劣ることを明らかにした。Fdを介した電子配分が窒素同化の制御要因である可能性を指摘した。
3.これについての構造生物学的情報を得るため、FdとFNRの電子伝達複合体の結晶構造を決定し、蛋白質間の相互作用部位および電子授受を行う補欠分子族の立体的位置関係を明らかにした。今後、窒素や硫酸同化系酵素とはどのような相互作用形式をとっているのか解析を進め、代謝間のクロストークの構造基盤の詳細を明らかにする予定でいる。
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