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2012 年度 実績報告書

プリン分解代謝の二元的な植物生理機能の解明とその制御に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 22570043
研究機関広島大学

研究代表者

坂本 敦  広島大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (60270477)

研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2013-03-31
キーワードプリン代謝 / キサンチン脱水素酵素 / 植物 / ウレイド / 窒素転流 / 環境適応
研究概要

初発酵素 XDH のノックダウンから見出したプリン分解代謝の二元的な植物生理機能(通常条件下での持続的成長,ストレス条件下での環境適応)の実態とその制御機構の解明を目的に研究を進め,以下の結果を得た。
(1)プリン分解の破綻がストレス感受性を亢進する事実は,環境適応に関与するプリン分解物の存在を示唆する。種々のプリン分解物の中でもウレイド化合物(アラントイン,アラントイン酸)は,ストレスに応答して蓄積し,抗酸化能を備えることが報告されている。そこで,XDH の下流で働くアラントイン酸分解酵素 AAH のシロイヌナズナ遺伝子破壊株を解析したところ,AAH の欠損によりアラントイン酸のみならず,その前駆物質アラントインの濃度も上昇し,主要な2つのウレイドが蓄積していることが判明した。本変異株の実生では,パラコート処理や高浸透圧条件下において葉緑素含量やバイオマスの低下が抑えられ,これらのストレスに対して野生株よりも耐性であることが示された。この観察と関連して,当該変異株では環境応答・適応に関わる遺伝子群の発現が有意に変動していることがマイクロアレイ解析により明らかとなった。以上の結果から,ストレス適応におけるウレイド蓄積の重要性が示唆された。
(2)プリン代謝酵素遺伝子群の発現は,窒素リサイクルの活性化を伴う老化の進行時や,乾燥などのストレス遭遇時に活性化されることから,これらの生理現象の制御に密接に関わる転写因子がプリン分解系の転写制御に関わる可能性を検証した。候補選定した転写因子のシロイヌナズナ遺伝子破壊株におけるプリン分解系酵素遺伝子の転写産物レベルを調査した結果,老化の制御に関わる ORE1・ARF2 およびストレス応答の制御に関わる NAC19 の遺伝子破壊が一部のプリン分解酵素遺伝子の mRNA レベルを有意に変動させ,その発現に影響を与えることが示唆された。

現在までの達成度 (区分)
理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (3件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] X-ray crystal structure of a mutant assimilatory nitrite reductase that shows sulfite reductase-like activity2012

    • 著者名/発表者名
      Nakano S, Takahashi M, Sakamoto A, Morikawa H, Katayanagi K
    • 雑誌名

      Chemistry & Biodiversity

      巻: 9 ページ: 1989-1999

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The reductive reaction mechanism of tobacco nitrite reductase derived from a combination of crystal structures and UV-Vis microspectroscopy2012

    • 著者名/発表者名
      Nakano S, Takahashi M, Sakamoto A, Morikawa H, Katayanagi K
    • 雑誌名

      Proteins

      巻: 80 ページ: 2035-2045

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structure-function relationship of assimilatory nitrite reductases from the leaf and root of tobacco based on the high resolution structure2012

    • 著者名/発表者名
      Shogo Nakano
    • 雑誌名

      Protein Science

      巻: 21 ページ: 383-395

    • DOI

      10.1002/pro.2025

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Differences in intron-mediated enhancement of gene expression by the first intron of cytosolic superoxide dismutase gene from rice in monocot and dicot plants2012

    • 著者名/発表者名
      Shigeto Morita
    • 雑誌名

      Plant Biotechnology

      巻: 29 ページ: 115-119

    • DOI

      10.5511/plantbiotechnology.11.1207a

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Arabidopsis cotyledon chloroplast biogenesis factor CYO1 uses glutathione as an electron donor and interacts with PSI (A1 and A2) and PSII (CP43 and CP47) subunits2012

    • 著者名/発表者名
      Atsuko Muranaka
    • 雑誌名

      Journal of Plant Physiology

      巻: 169 ページ: 1212-1215

    • DOI

      10.1016/j.jplph.2012.04.001

    • 査読あり
  • [学会発表] Role of nucleobase metabolism in stress protection of Arabidopsis plants2013

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Watanabe
    • 学会等名
      第54回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      岡山
    • 年月日
      20130321-20130323
  • [学会発表] Stress-physiological characterization of Arabidopsis mutants which over-accumulate ureide compounds2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Takagi
    • 学会等名
      第54回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      岡山
    • 年月日
      20130321-20130323
  • [学会発表] Revealing a hidden role of nucleobases metabolism in plant strategies coping with stress2012

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Sakamoto
    • 学会等名
      平成24年度鳥取大学乾燥地研究センター共同研究発表会
    • 発表場所
      鳥取
    • 年月日
      20121201-20121202
  • [産業財産権] イネ形質転換体及びその作成方法2013

    • 発明者名
      島田裕士,坂本 敦
    • 権利者名
      国立大学法人広島大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2013-048259
    • 出願年月日
      2013-03-11

URL: 

公開日: 2014-07-24  

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