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2007 年度 実績報告書

細胞外環境に応答したNADP(H)/NAD(H)比制御の分子機構と生理的意義

研究課題

研究課題/領域番号 19780057
研究機関京都大学

研究代表者

河井 重幸  京都大学, 農学研究科, 助教 (00303909)

キーワードNADキナーゼ / NADHキナーゼ / NADP(H) / NAD(H) / ミトコンドリア / 酵母 / 酸化ストレス / 環境応答
研究概要

NADP(H)とNAD(H)は膨大な生体内反応に関わり、且つ両補酵素の機能が全く異なるため、NADP(H)/NAD(H)比の変動は生体内代謝系および細胞活動に甚大な影響を及ぼすと予想される。同比制御の鍵となる酵素の一つがNADキナーゼ(NADK)である。しかし、生体内NADP(H)/NAD(H)比制御機構へのNADKの寄与に関しては、不明点が多く残されている。ほとんどの生物(大腸菌を除く)のNADKは、NADとNADHの両方をリン酸化する活性を示す。これは、NADKは、NADのリン酸化活性によるNADP合成またはNADHのリン酸化活性によるNADPHの合成を通じて、NADP(H)/NAD(H)比制御機に寄与し得ることを意味する。しかし、どちらの活性が生理的に重要であるかは不明であった。本研究により、真核生物のモデル生物である出芽酵母Saccharomyces cerevisiaeのミトコンドリア(Mit)型NADK(Pos5p)のNADHキナーゼ活性が、細胞の生育ならびにMitの機能に必須ではないことを明らかにした。すなわち、POS5のプロモーターの下流およびシグナル配列(Mitへの輸送に必要)の下流に、大腸菌由来NADK(YfjB:NADHのリン酸化活性を示さない)を連結したキメラプラスミドを構築し、これを酵母NADK三重欠損株yeflutrlpos5(ただしYCp-UTR1のはたらきにより致死とならない)に導入した。プラスミド・ジャフリングによりYCp-UTR1を欠落させたところ、酵母は生育性を示した。これは、酵母の生育性にNADHキナーゼ活性が必須ではないことを意味した。さらに、Mitの機能に関わる表現型も評価したところ、シグナル配列を有するYfjBがArg要求性と酸化ストレス感受性を相補したが、同配列を持たないYfjBは相補しなかった。細胞をMitと細胞質画分に分画し、各画分のNADK活性を測定することにより、シグナル配列のはたらきによりYfjBがMitへと輸送されたことを実証した。これらの結果は、Mitの機能にNADHリン酸化活性が必須でないことを意味した。以上の結果は、細胞の、特にMitの機能にNADHキナーゼ活性が重要であるとする従来の知見に修正をせまる成果となった。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2008 2007 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (7件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] NADP(H) phosphatase activities in archaeal inositol monophosphatase and eubacterial 3'-phosphoadenosine 5'-phosphate phosphate phosphatase.2007

    • 著者名/発表者名
      Chikako Fukuda
    • 雑誌名

      Appl. Environ. Microbiol. 73・17

      ページ: 5447-5452

    • 査読あり
  • [雑誌論文] NADP(H)合成の鍵酵素,NADキナーゼの機能と構造2007

    • 著者名/発表者名
      河井重幸
    • 雑誌名

      蛋白質核酸酵素 52・3

      ページ: 243-248

    • 査読あり
  • [学会発表] ヒトNADキナーゼの性質および活性制御2008

    • 著者名/発表者名
      輿水麻里
    • 学会等名
      日本農芸化学会関西支部 第453回 講演会
    • 発表場所
      京大会館
    • 年月日
      2008-02-02
  • [学会発表] 教科書に必ずでてくる「NADP^+」:その合成酵素の話2007

    • 著者名/発表者名
      河井重幸
    • 学会等名
      リン化合物討論会(第28回 C-P化合物研究会)
    • 発表場所
      京大会館
    • 年月日
      2007-12-08
  • [学会発表] Novel pathways of NAD biosynthesis in budding yeast Saccharomyces cerevisiae2007

    • 著者名/発表者名
      Kazuto Ohashi
    • 学会等名
      The 2nd Kyoto U.-Korea U. Joint Symposium on Microbiology and Biotechnology
    • 発表場所
      Korea University
    • 年月日
      2007-10-26
  • [学会発表] 出芽酵母Saccharomyces cerevisiaeにおける新規なNAD生合成系路2007

    • 著者名/発表者名
      大橋 一登
    • 学会等名
      日本生物工学会平成19年度大会(第59回)
    • 発表場所
      広島大学東広島キャンパス
    • 年月日
      2007-09-25
  • [学会発表] 出芽酵母の形質転換における細胞壁の重要性2007

    • 著者名/発表者名
      河井重幸
    • 学会等名
      日本生物工学会平成19年度大会(第59回)
    • 発表場所
      広島大学東広島キャンパス
    • 年月日
      2007-09-25
  • [学会発表] 酵母Saccharomyces cerevisiaeにおけるNADHキナーゼ活性の必須性2007

    • 著者名/発表者名
      宮城 光
    • 学会等名
      2007年度日本農芸化学会 関西・中部支部合同大会
    • 発表場所
      中部大学春日井キャンパス
    • 年月日
      2007-09-22
  • [学会発表] 微生物NADキナーゼの構造と機能に関する研究2007

    • 著者名/発表者名
      河井重幸
    • 学会等名
      日本農芸化学会関西支部 第450回 講演会
    • 発表場所
      大阪府立大学
    • 年月日
      2007-07-07
  • [図書] 遺伝子から見た応用微生物学2008

    • 著者名/発表者名
      河井重幸
    • 総ページ数
      68-77
    • 出版者
      朝倉書店
  • [備考]

    • URL

      http://www.molbiotech.kais.kyoto-u.ac.jp/

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公開日: 2010-02-04   更新日: 2016-04-21  

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