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クロロフィルは光エネルギーを捕捉し、光合成において中心的な役割を担っている。しかし、クロロフィル代謝は、単に光合成に必要なクロロフィルを合成し、不要なクロロフィルを分解するだけでなく、様々な生理的な役割を持っていることが知られてきた。クロロフィル代謝を制御すると植物は常緑化や老化を引き起こす。また、クロロフィル代謝中間体は葉緑体シグナル分子として働き、葉緑体タンパク質をコードする核遺伝子の発現を制御し、また細胞死を誘導することが明らかになってきた。本研究において、(1)クロロフィル代謝に関わる全遺伝子を単離同定し、(2)この成果を基にクロロフィル代謝経路を確定し、(3)クロロフィル代謝の調節機構と(4)クロロフィル代謝中間体の流れを明らかにし、(5)クロロフィル代謝の生理的役割の解明を目指した。
(1):クロロフィルb還元酵素の同定に成功した。
(2):クロロフィルb還元酵素を大腸菌で発現させ、酵素活性を調べたところ、クロロフィルb、クロロフィリドb、フェオフィチンb、フェオフォリビドbのフォルミル基をヒドロキシメチルに転換することができた。クロロフィルb還元酵素は7Cにフォルミル基をもった様々なクロロフィルを分解系に送り込む役割を担っていることが示された。
ジビニル還元酵素を大腸菌で発現させ、その基質を調べたところ、クロロフィリドaであることが明らかになった。その結果、クロロフィル代謝系を一部改訂し、ジビニルプロトクロロフィリドa→ジビニルクロロフィリドa→モノビニルクロロフィリドaであることを示した。
(3):フェオフォルビドaがチラコイド膜を破壊することを示した。クロロフィルb還元酵素がLHCの分解を引き起こすことが示された。
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