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2020 年度 実績報告書

光による植物アスコルビン酸生合成調節の分子メカニズム解明

研究課題

研究課題/領域番号 17H03807
研究機関島根大学

研究代表者

石川 孝博  島根大学, 学術研究院農生命科学系, 教授 (60285385)

研究分担者 丸田 隆典  島根大学, 学術研究院農生命科学系, 准教授 (50607439)
吉村 和也  中部大学, 応用生物学部, 准教授 (90379561)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
キーワードアスコルビン酸生合成 / 光情報伝達 / シロイヌナズナ / 遺伝子発現 / リン酸化修飾
研究実績の概要

1)VTC2遺伝子の光応答性転写院試の探索と同定:エチルメタンスルホン酸(EMS)処理を施したVTC2-prom::FLUC遺伝子導入シロイヌナズナに対して、研究分担者の中部大・吉村博士の所有する高感度生物発光測定装置によりLUC活性を指標に、光発現応答性に異常を来した変異株を複数株取得した。このうち2株については次世代シーケンスによる原因遺伝子候補の絞込みが完了し、現在候補遺伝子のT-DNA破壊株による検証を行っている。
2)アスコルビン酸によるVTC2ホスホリラーゼ活性調節機構の解明:大腸菌においてGST融合タンパク質として組換え体VTC2を発現・精製し、VTC2活性におよぼす酸化型アスコルビン酸の分解物の影響を検証した。その結果、VTC2はアスコルビン酸酸化分解物のシュウ酸により効率的に拮抗阻害によるフィードバック調節を受けることが明らかになった。
3)VTC3 の標的因子同定とリン酸化シグナル伝達系の解明:新規プロテインキナーゼ/ホスファターゼをコードするシロイヌナズナVTC3遺伝子破壊株は、光によるアスコルビン酸生合成の亢進が認められない。そこでVTC3遺伝子破壊株のリン酸化プロテオーム解析を実施し、約500タンパク質において、野生株とVTC3破壊株間で有意にリン酸化レベルが変動ていることが示された。その中にはアスコルビン酸生合成経路を構成するVTC2およびGMEタンパク質が含まれていたことから、VTC2およびGMEのリン酸化部位にAsp置換変異を導入した擬似組換え体タンパク質を作出し、それらの酵素活性に及ぼす影響を評価した。その結果、VTC2ではリン酸化により酵素活性の亢進および酵素安定性の向上が認められたことから、光応答時においてVTC3はVTC2のリン酸化を介してアスコルビン酸生合成の調節に関与している可能性が強く示唆された。

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

    (6件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Dehydroascorbate reductases and glutathione set a threshold for high light-induced ascorbate accumulation.2020

    • 著者名/発表者名
      Terai, Y., Ueno, H., Ogawa, T., Sawa, Y., Miyagi, A., Kawai-Yamada, M., Ishikawa, T., Maruta, T.
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 183 ページ: 112-122

    • DOI

      10.1104/pp.19.01556

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 植物のアスコルビン酸生合成研究の現状2020

    • 著者名/発表者名
      石川孝博
    • 雑誌名

      ビタミン

      巻: 94 ページ: 438-442

  • [学会発表] シロイヌナズナ葉におけるアスコルビン酸蓄積の光制御には光合成によるVTC2遺伝子発現が影響する2021

    • 著者名/発表者名
      石川孝博、丸田隆典、小川貴央、重岡 成、Mike Page 、Nicholas Smirnoff
    • 学会等名
      第62回日本植物生理学会
  • [学会発表] VTC3によるアスコルビン酸生合成の光制御機構解明2021

    • 著者名/発表者名
      田中泰裕、丸田隆典、小川貴央、森 大、石川孝博
    • 学会等名
      第62回日本植物生理学会
  • [学会発表] シロイヌナズナvitamin C deficient 3変異体のリン酸化プロテオーム解析2020

    • 著者名/発表者名
      田中泰裕,丸田隆典,小川貴央,森 大,石川孝博
    • 学会等名
      第61回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] VTC3を介した植物アスコルビン酸生合成調節機構の解明2020

    • 著者名/発表者名
      田中泰裕、高尾理穂、小川貴央、重岡 成、丸田隆典、石川孝博
    • 学会等名
      日本農芸化学会 2020年度福岡大会

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公開日: 2021-12-27  

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