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2020 年度 実績報告書

ストレプト植物における葉緑体型ペプチドグリカンの分子機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 17H03701
研究機関熊本大学

研究代表者

高野 博嘉  熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (70242104)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
キーワード葉緑体 / バイオテクノロジー
研究実績の概要

葉緑体型ペプチドグリカン(PG)に関する以下の3つの研究を推進した。
(1) 「PG可視化を指標とした葉緑体PGの単離・構造解析と動態解析」単離したヒメツリガネゴケ葉緑体からPGを分画し、イオントラップ型質量分析法を用いることで、コケ植物の葉緑体PGが灰色植物の葉緑体PGと同様の二糖ペンタペプチドの基本構造を持つことを明らかにした。
(2) 「葉緑体型PGシステムの分子機構の解明」細菌は、細胞分裂時などに分解したPGを再利用する機構を持つ。PGの再利用系の酵素NagZおよびLdcAをコードすると考えられる遺伝子をヒメツリガネゴケのゲノムから見いだした。GFPとの融合タンパク質を用いた実験では、これらの酵素が葉緑体に局在することが示唆された。単一遺伝子破壊ラインを作成したが、葉緑体数の減少等の形質は見られなかったため、多重遺伝破壊ラインの作成が必要かもしれない。また、細菌のPG合成系において、細胞質中で作られたPG前駆体をペリプラズムに輸送するMurJの相同遺伝子もヒメツリガネゴケのゲノムから見出した。遺伝子破壊ラインを作成したところ、他のPG合成系遺伝子破壊ラインと同様に、葉緑体分裂阻害による巨大葉緑体が出現した。
(3) 「葉緑体型PGを持つ植物の普遍性と進化に関する研究」PGのペプチド鎖合成時に3番目のアミノ酸を付加するMurEは、ヒメツリガネゴケではPG合成を介して葉緑体分裂に関与し、遺伝子破壊ライン(ΔppmurE)は巨大葉緑体を持つ。ゲノム情報等から裸子植物にもPG合成系が存在している可能性を見出している。オウシュウトウヒから単離したMurE遺伝子がΔppmurEの形質を相補できることを示唆する実験結果を得ており、裸子植物でも葉緑体PGが存在している可能性が考えられる。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (1件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Genes encoding lipid II flippase MurJ and peptidoglycan hydrolases are required for chloroplast division in the moss Physcomitrella patens.2021

    • 著者名/発表者名
      Utsunomiya, H., Saiki, N., Kadoguchi, H., Fukudome, M., Hashimoto, S., Ueda, M., Takechi, K. and Takano, H.
    • 雑誌名

      Plant Molecular Biology

      巻: in press ページ: -

    • DOI

      10.1007/s11103-020-01081-0

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Two atypical ANGUSTIFOLIA without a plant-specific C-terminus regulate gametophore and sporophyte shapes in the moss Physcomitrium (Physcomitrella) patens.2021

    • 著者名/発表者名
      Takechi, K., Nagase, H., Furuya, T., Hattori, K., Sato, Y., Miyajima, K., Higuchi T., Matsuda, R., Takio, S., Tsukaya, H., Takano, H.
    • 雑誌名

      Plant J.

      巻: 105 ページ: 1390-1399

    • DOI

      10.1111/tpj.15121

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 葉緑体「壁」を持つストレプト植物の葉緑体分裂機構 - Invisible wallを求めて -2021

    • 著者名/発表者名
      高野 博嘉
    • 雑誌名

      Plant Morph.

      巻: in press ページ: -

    • 査読あり
  • [学会発表] Invisible wall を追う ― 基部ストレプト植物の葉緑体に存在するペプチドグリカン壁 ―2020

    • 著者名/発表者名
      高野 博嘉
    • 学会等名
      日本植物形態学会
    • 招待講演

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公開日: 2021-12-27  

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