植物のタンパク質貯蔵機能における硫黄吸収・同化と変換系の分子制御

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12138202
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 斉藤 和季 千葉大学, 大学院・薬学研究院, 教授 (00146705)
• 研究分担者: 野路 征昭 千葉大学, 大学院・薬学研究院, 助手 (80271534)
• キーワード: 硫黄同化 / 硫酸輸送 / 硫酸イオントランスポーター / セリンアセチル転移酵素 / システイン合成 / シロイヌナズナ

研究概要

(1)硫酸イオントランスポーターについて
シロイヌナズナゲノム上に14個の硫酸イオントランスポーター様配列を同定し、そのうち3個の高親和型トランスポーター遺伝子(Sultr1;1,Sultr1;2,Sultr1;3)について細胞特異的発現などの詳しい解析をしている。Sultr1;2はSultr1;1と同様に根の表皮、皮層において発現しているが、硫黄欠乏に対しては強く誘導されず通常の硫黄栄養条件下で硫酸イオン吸収に関わっていると考えられる。
(2)セリンアセチル転移酵素(SATase)について
SATaseは、システイン生合成の重要な中間体であるO-アセチルセリン(OAS)を生成する酵素である。そこで硫黄同化能の高効率化とOASの硫黄同化系の調節物質としての役割を解明するため、SATase遺伝子を導入した形質転換植物の作製と解析を行った。細胞質局在性であるスイカSATaseはシステインによりフィードバック阻害を受けるが、阻害を受けない点変異SATase遺伝子(SATG277C)を作成した。これらの変異型遺伝子をシロイヌナズナに導入し、得られたトランスジェニックシロイヌナズナのOAS、システイン、グルタチオン含量を測定した結果、野生型シロイヌナズナと比較して顕著に増加していた。このことから初めてin vivo実験でセリンアセチル転移酵素のフィードバック阻害が硫黄同化系の制御において重要であることが示された。

研究成果

• [文献書誌] Masaaki Noji, Maiko Saito, Michimi Nakamura, Mitsuyo Aono, et al.: "Cysteine synthase overexpression in tobacco confers tolerance to sulfur-contaning environmental pollutants"Plant Physiol.. 126. 973-980 (2001)
• [文献書誌] Masaaki Noji, Yoshiko Takagi, Nobuhito Kimura, Kenji Inoue, Maiko Saito, et al.: "Serine acetyltransferase involved in cysteine biosynthesis from spinach. Molecular cloning, characterization and analysis of cDNA encoding plastidic isoform"Plant Cell Physiol.. 42. 627-634 (2001)
• [文献書誌] Akiko Maruyama, Kazuki Saito, Kimiharu Ishizawa: "β-Cyanoalanine synthase and cysteine synthase from potato : molecular cloning, biochemical chracterization, and spartial and hormonal regulation"Plant Mol. Biol.. 46. 749-760 (2001)
• [文献書誌] Chai-Ling Ho, Kazuki Saito: "Molecular biology of the plastidic phosphorylated serine biosynthetic pathway in Arabidopsis thaliana"Amino Acids. 20. 243-259 (2001)