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本研究の目的は、葉緑体において、広範なタンパク質を分解し、多くのタンパク質の代謝速度を決めている分解経路の概要を明らかにすることにある。大腸菌や真核細胞の細胞質においては、不要になったタンパク質の分解を担うタンパク質分解システムの概要が明らかになっている。葉緑体においては、いくつかのプロテアーゼの存在は明らかになっているが、それらの役割や、広範なタンパク質を基質とする分解経路については、未知の部分が多い。本研究では、いくつかのモデル生物を用いて、これらの分解経路を明らかにする。また、モデルシステムとして、シロイヌナズナのクロロフィルb合成酵素である、クロロフィリドaオキシゲナーゼ(CAO)をモデル系としてプロテアーゼに関する研究を進めた。本研究においてCAOの分解については、Clpプロテアーゼサブユニットの一つClpCの関与が明らかになっていたが、同様にClpDも関与していることが、ClpDの変異体の解析から明らかになった。Clpプロテアーゼは、大腸菌において不要なタンパク質の除去に関わっていることが明らかになっているが、植物においては、代謝に特定のタンパク質の基質を介したフィードバック制御に関わっていることも明らかになった。また、昨年度に決定したCAOのN末端のデグロン配列を付加したGFPを葉緑体内で発現させたところ、chlorophyll b合成の有無に関わらず、GFPは分解されることが明らかになった。この結果は、このデグロン配列単体では、分解を誘導することを示す。また、この結果は、chlorophyll b合成がないときには、デグロン配列を保護する機構が存在することを示す。また、シロイヌナズナの葉緑体を単離し、室温で暗所または明所でインキュベートした。その結果、複数のストロマタンパク質が特異的に消失することが明らかとなった。
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