研究課題
基盤研究(C)
蛋白質のレドックス(還元/酸化)制御は、リン酸化/脱リン酸化による制御と並んで生物の生理機構に重要な役割を果たす。研究代表者らは最近、レドックス制御を包括的に解析できるジスルフィドプロテオームを開発した。本研究ではこれを活用し、イネを材料に新しいレドックス制御機構を解析した。イネ種子アリューロン層から蛋白質を抽出し、これにNADPHとチオレドキシン活性化酵素NTRを添加するとESP(embryo-specific protein)-2が消失した。この実験をシステインプロテアーゼの阻害剤であるロイペプチン存在下で行うと、ESP2の消化が抑えられたことから、チオレドキシンがアリューロン層に内在し、これがESP2を基質とするシステインプロテアーゼを活性化することが分かった。また、ESP2は多くのS-S結合(392アミノ酸のうち、16個のS-S)をもつが、チオレドキシンはこれらを還元し、ESP2の分子構造をアンフォールドすることが示唆された。アリューロン層を単離し、ジベレリンとCaCl_2存在下で保温すると同様の実験結果が得られたことから、内在性チオレドキシンはイネ種子発芽の際にシステインプロテアーゼを活性化し、同時にESP2をアンフォールドすることで効率的に分解することが示唆された。発芽時にde novo合成され、Ca^<2+>存在下でチオレドキシンにより活性化されるセリンプロテアーゼ(チオカルシン)は、グロブリン等の貯蔵蛋白質を消化することが報告されている。システインプロテアーゼがin vivoでESP2を消化する際にグロブリンは未消化であったため、チオレドキシンは種子発芽時に複数のプロテアーゼを段階的に活性化し、その基質をそれぞれアンフォールドすることで蛋白質分解のファインチューニングを行うことが示唆された。本研究により、イネ種子発芽における新しいレドックス制御機構が明らかになった。
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