イネのUVB抵抗性の主要因子であるCPD光回復酵素のリン酸化修飾に関する解析

2011 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21780294
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 寺西 美佳 東北大学, 大学院・生命科学研究科, 助教 (10333832)
• キーワード: 紫外線 / 植物 / CPD光回復酵素 / リン酸化修飾 / UVB抵抗性

研究概要

イネの紫外線B(UVB: 280-320nm)抵抗性を左右する主要因子は、UVBによって生じたDNA損傷(シクロブタン型ピリミジン二量体: CPD)を修復するCPD光回復酵素である。イネにおいて、CPD光回復酵素はリン酸化修飾を受けていることが見出されたが、その生理学的意義は明らかでない。そこで、CPD光回復酵素の遺伝子配列が明らかになっているイネ以外の植物からCPD光回復酵素を精製し、リン酸化状態を解析した。その結果、CPD光回復酵素のリン酸化状態はイネ科植物の中でも異なっており、SDS-PAGEを行った際に検出されるリン酸化修飾によるバンドシフトが、検出される植物とされない植物が存在することが分かった。
次にリン酸化修飾がCPD光回復酵素の細胞内局在性に与える影響を明らかにするため、変異型CPD光回復酵素を発現する組換え植物を作製した。リン酸化部位をアラニンに置換した非リン酸化型、アスパラギン酸に置換した偽リン酸化型のCPD光回復酵素を発現するシロイヌナズナから、核、ミトコンドリア、葉緑体を単離し、CPD光回復酵素のリン酸化修飾の有無を解析した。その結果、シロイヌナズナでは、CPD光回復酵素のリン酸化修飾はオルガネラ移行性に影響しない可能性が考えられた。
酸化部位の周辺配列を用い、既知のリン酸化モチーフとの保存性を比較検索することで、リン酸化酵素を推定した。その結果、細胞周期依存性リン酸化酵素の関与が示唆された。そこで、試験管内リン酸化反応系を用い、各種のリン酸化酵素阻害剤がCPD光回復酵素のリン酸化に与える影響を解析した。これらの解析より、1種類のリン酸化酵素を候補として見出すことができた。

研究成果

• [雑誌論文] Augmentation of CPD photolyase activity in japonica and indica rice increases their UVB resistance but still leaves the difference in their sensitivities (2012)
  • 著者名/発表者名: Teranishi M, Taguchi T, Ono T, Hidema J
  • 雑誌名: Photochem.Photobiol.Sci. 巻: (In press)
  • DOI: 10.1039/c2pp05392f
  • 査読あり
• [雑誌論文] Eukaryotic Class II CPD photolyase structure reveals a basis for improved UV-tolerance in plants (2011)
  • 著者名/発表者名: Hitomi K, Arvai AS, Yamamoto J, Hitomi C, Teranishi M, Hirouchi T, Yamamoto K, Iwai S, Tainer JA, Hidema J, Getzoff ED
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 巻: 287 ページ: 12060-12069
  • DOI: 10.1074/jbc.M111.244020
  • 査読あり
• [雑誌論文] CPD photolyase repairs ultraviolet-B-induced CPDs in rice chloroplast and mitochondrial DNA (2011)
  • 著者名/発表者名: Takahashi M, Teranishi M, Ishida H, Kawasaki J, Takeuchi A, Yamaya T, Watanabe M, Makino A, Hidema J
  • 雑誌名: Plant J 巻: 66 ページ: 433-442
  • DOI: 10.1111/j.1365-313X.2011.04500.x
  • 査読あり
• [学会発表] Analysis of subcellular Localization of triple targeting rice CPD photolyase (2012)
  • 著者名/発表者名: Takahashi S, Teranishi M, Takahashi F, Takahashi M, Hidema J
  • 学会等名: The 1st International Symposium on Plant Environmental Sensing
  • 発表場所: 奈良
  • 年月日: 2012-03-21
• [学会発表] イネのtriple-targeting CPD光回復酵素のオルガネラ移行シグナル配列に関する解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 高橋さやか, 高橋正明, 寺西美佳, 日出間純
  • 学会等名: 第53回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 京都産業大学
  • 年月日: 2012-03-17
• [学会発表] (6-4)光回復酵素がイネの紫外線抵抗性に与える影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 寺西美佳, 高橋祐子, 宗村郁子, 日出間純
  • 学会等名: 第54回日本放射線影響学会
  • 発表場所: 神戸商工会議所会館
  • 年月日: 2011-11-18
• [学会発表] Effect of phosphorylation on function of rice CPD photolyase (2011)
  • 著者名/発表者名: Teranishi M, Nakamura K, Furukawa H, Takahashi M, Hidema J
  • 学会等名: Societas Physiologia Plantarum Scandinavica 2011
  • 発表場所: ノルウェー、スタバンガー
  • 年月日: 2011-08-23
• [学会発表] Phosphorylation of rice CPD photolyase (2011)
  • 著者名/発表者名: Teranishi M, Nakamura K, Furukawa H, Takahashi M, Hidema J
  • 学会等名: 5^<th> Asia and Oceania Conference for Photobiology
  • 発表場所: 奈良
  • 年月日: 2011-08-01
• [備考]
  • URL: http://www.ige.tohoku.ac.jp/genome/index.htm