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本研究課題は、分子細胞生物学的研究手法を駆使してイネ細胞において核ゲノムにコードされている酵素タンパク質のプラスチド(葉緑体・アミロプラスト)への局在化機構を検討し、プラスチド構成タンパク質の新規な局在化機構の存在を明らかにすることを目的としている。対象としている酵素タンパク質は、プラスチド局在化に関わる典型的なトランジットペプチドを有しないヌクレオチドピロホスファターゼ/ホスホジエステラーゼ(OsNPP1)およびα-アミラーゼI-1(AmyI-1)である。それぞれの酵素タンパク質に対する特異抗体を用いた免疫細胞化学的解析から、これらはともにイネ緑葉細胞の葉緑体と細胞壁区画に局在することが示された。これらの葉緑体局在をさらに確かめるために、2つのタンパク質のcDNAのコーディング領域と緑色蛍光タンパク質(GFP)あるいは赤色蛍光タンパク質(DsRED)遺伝子との融合遺伝子を35SΩプロモーターに連結し、アグロバクテリウム法によりバイナリーベクターを介してイネ細胞に導入した。再生させた形質転換イネの緑色細胞を共焦点レーザー顕微鏡を用いて解析したところ、OsNPP1-GFPおよびAmyI-1-GFPの蛍光が葉緑体の指標としたクロロフィルの自家蛍光と一致した。これらの結果から、OsNPP1およびAmyI-1は葉緑体に局在する酵素タンパク質であると結論した。さらに、AmyI-1-GFPのコンストラクトを遺伝子導入装置によりタマネギ細胞に導入し、一過的に発現したAmyI-1-GFPのオルガネラへのターゲティングを解析したところ、AmyI-1-GFPの蛍光がプラスチドの指標としたWxTP(典型的なトランジットペプチド)-DsREDの蛍光と一致した。これらの結果から、α-アミラーゼI-1にはイネおよびタマネギに共通するプラスチド局在化シグナルが含まれることが明らかになった。
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