| 研究課題/領域番号 |
20K05774
|
|---|
| 研究機関 | 香川大学 |
|---|
研究代表者 |
望月 進 香川大学, 農学部, 准教授 (40567020)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| キーワード | 希少糖 / イネ / D-プシコース / D-アロース / シロイヌナズナ / レドックス制御 / G6PDH / PGI |
|---|
| 研究実績の概要 |
本申請研究は、モデル植物のイネやシロイヌナズナを用いて「希少糖D-プシコースやD-アロースが植物細胞へのレドックス状態にどのように作用するのか」「植物の糖代謝と細胞のレドックス制御はどのように関連しているか」を解明することを目的としている。本年度は、各小課題のうちの(1)「リン酸糖異性化酵素」の解析で、イネのPGI(ホスホグルコースイソメラーゼ)酵素(OsPGI1およびOsPGI2)の各種点変異酵素を作製し、基質結合に関与する残基の特定を開始した。また、OsPGI1/OsPGI2過剰発現イネのD-プシコース感受性が高まることを明らかにし、OsPGI1/OsPGI2がP6PからA6Pへの変換酵素であることが確認できた。また、(2)「糖代謝酵素G6PDH(グルコース6リン酸デヒドロゲナーゼ)」の解析では、5つのイネOsG6PDHのうち、OsG6PDH4/OsG6PDH5が酵素活性を有しない可能性を見出し、残るOsG6PDH1/OsG6PDH2/OsG6PDH3のうち、OsG6PDH1のみがA6Pによって安定化することが示唆された。このメカニズムを明らかにするために、本年度はOsG6PDH1で特徴的なN末端配列の各種長さでの欠失変異体を作製し、その酵素安定性と酵素活性を比較した。その結果、酵素安定性には差異が見られなかったものの、欠失の長さによって活性に差異が出ることが明らかになり、OsG6PDH1のN末端領域にあるG+Sリッチ領域が活性発現に寄与していることがわかった。さらにシロイヌナズナにおいて塩ストレス環境下でG6PDHと共同してレドックス制御に作用すると報告されているASKαのイネオルソログOsGSK5が、希少糖処理時の活性酸素種発生に寄与するOsRbohCと結合するデータが得られた。今後はOsG6PDH1とOsGSK5によるレドックス制御機構の解明を目指す予定である。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究申請時に提示した各小課題について、(1)P6P-A6P間の異性化反応を担う酵素がPGIであることを植物でも確認できたこと、(2)5つのイネG6PDH酵素のうち、A6Pの標的候補であったOsG6PDH1のみがA6Pによって安定化する可能性を見出したとともに、シロイヌナズナでG6PDH酵素のリン酸化することでレドックス制御に関与することが報告されているASKαのイネオルソログOsGSK5が、希少糖作用において活性酸素種発生に寄与するNADPHオキシダーゼOsRbohCと結合することを示し、これまでは未知であった希少糖作用（糖代謝）とレドックス制御の繋がりが見え始めるなど、当初の予定通りに進展している。
|
| 今後の研究の推進方策 |
次年度は、リン酸糖異性化酵素の同定が一定限の成果を得たことから、今年度にOsRbohCとの結合が明らかになり、G6PDH酵素をリン酸化して安定化する機能を持つ可能性の高いOsGSK5と、A6Pによって安定化することが示唆されたOsG6PDH1の直接的な相互作用を明らかにするべく、（1）酵素学的解析：OsGSK5によるOsG6PDH1リン酸化能および安定性付与能の検証を行う、(2) 植物形質転換体を作出し、OsGSK5/OsG6PDH1/OsRbohCの直接的な相互作用を確認するとともに、各種変異体イネのレドックス状態を検証することで、糖代謝と活性酸素種生成/消去を伴う植物細胞の酸化還元(レドックス)制御機構についての新たな知見を得ることを目指す。
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
旅費として計上していた学会出張費が、参加予定学会のオンライン開催により中止となったため不要となったが、実施研究中で急遽必要となったリン酸糖（D-arabinose 5-phosphate, 単価\100,000）の購入に変更することとした。また、購入を予定していた消耗品のいくつかの納期が遅れた。納期が年度をまたがる可能性が出てきたため、執行年度を次年度に変更することとしたが、円安の影響で輸入品が高騰しており、繰り越し分を併せてこれらの消耗品の購入に充てる予定としている。
|
