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炭素・窒素・硫黄の無機物同化の代謝ネットワークの酵素群やそれに還元力を供給する電子伝達複合体の構造をこれまで明らかにしているので、さらにそれを進めると共に、in vitroでの機能評価を目指した。
(1) プラスチド内のレドックスカスケードの基盤となる葉型、根型のフェレドキシン(Fd)とFd : MDPH酸化還元酵素(FNR)の複合体形成を規定している領域を系統的な部位特異的な改変体により解析した。根型FNRが葉型Fdと根型Fdを区別しうる構造因子として、分子間の接触部位とFdのC末端側の両方が相加的に寄与していることを明らかにした。
(2) グルタミン合成酵素(GS)の2リング構造の改変体の特性より、基質であるグルタミン酸の認識・結合に関与する領域が、2つのリングの接触部位から分子内部への基質が入り込む入口に至る部分にあることを見出した。リング構造に変化のある変異体については電子顕微鏡観察やX線結晶構造解析による立体構造も明らにした。
(3) 従来のFdとは異るサブファミリーに属ずるFd類縁体(Fdc1、Fdc2)の大腸菌発現系を構築し、組み換え体を得た。鉄硫黄活性中心を備え、酸化還元能をもったレドックス分子であることを明らかにした。
(4) Arabidopsisを用いて非光合成型のFdおよびFNRを別々にノックダウンした株を作製した。ノックダウン度合いの検討から目立った表現型が認められないが、植物個体として葉緑体と非光合成プラスチドの補完機能の仕組みがあるとの仮説を立てるに至った。今後これを証明すべく生理実験を進める。
(5) Fdc1とFdc2のノックダウン植物を作製した。Fdc2のノックダウン株では葉が緑黄色化する明確な表現型が観察された。Fdc2の植物体での発現部位や発現量を解析や、ノックダウンによる炭素・窒素同化系の酵素蛋白質への影響を調べ、生理的解析を進めている。
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