研究課題
ルビスコ機能改良のターゲット残基、特にCO2識別残基を同定するために、CO2固定能を獲得する以前のルビスコ祖先タンパク質をルビスコへ試験管内進化させるために必要なアミノ酸置換を解析した。祖先タンパク質において既知のルビスコ触媒残基で保存されていない残基をルビスコ型に置換した結果、非常に低いレべルで検出できた。また、紅藻ルビスコの高CO2識別残基をルビスコに導入した葉緑体形質転換タバコを作製し、変異型葉緑体ゲノムに完全に置換するために、抗生物質選択圧下で再分化処理を数回行った。今後、ルビスコの酵素特性と植物体の光合成能を解析し、残基導入効果を評価する。外来ルビスコ植物発現研究では、高CO2識別能を示す紅藻ルビスコ遺伝子を葉緑体ゲノムに導入した形質転換タバコを作製し、解析を行った。その結果、紅藻ルビスコはラージとスモールサブユニットの会合に問題があり機能発現しなかったが、紅藻ルビスコスモールと内在性のタバコルビスコのラージサブユニットから成るキメラルビスコが形成していることが分かった。これまで植物ルビスコラージと外来ルビスコスモールサブユニットのキメラ酵素ははじめての報告であり、今後、この酵素特性を解析していく。また、紅藻ルビスコ機能発現が成功しなかったことから、その原因が内在性ルビスコの存在と外来ルビスコのラージとスモールサブユニット会合を触媒するシャペロンが存在しないことであると予想された。そこで、内在性ルビスコ発現抑制系を紅藻ルビスコ遺伝子導入タバコに組み込んだ。さらに、すでにルビスコシャペロンが報告されているラン藻ルビスコをモデルとし、ラン藻ルビスコ遺伝子とルピスコ特異的会合因子遺伝子をタバコ葉緑体ゲノムに共導入した。今後、内在性ルビスコ発現抑制とシャペロン共発現の外来ルビスコ機能発現への効果を評価する予定である。
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