葉緑体NADP供給とプロトン駆動力のバランス制御機構の解明

2020 年度 実績報告書

• 研究領域: 新光合成：光エネルギー変換システムの再最適化
• 研究課題/領域番号: 19H04715
• 研究機関: 埼玉大学
• 研究代表者: 川合 真紀 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (10332595)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: NAD(P)(H) / 光合成電子伝達経路 / プロトン駆動力

研究実績の概要

本研究は葉緑体NADP+供給とプロトン駆動力のバランス制御機構の解明を目的として、I. CETとNADP+合成の交互作用、および、II. 光合成電子伝達経路によるNADK2活性制御機構、の２点の研究を実施した。項目Iでは、前年度までに変異体および薬剤を使用した実験によって、CET活性の低下に伴って葉緑体NADP+量が低下する事をin vivoで明らかにしており、本年度は葉緑体NADP+量が低下した時のCET活性をin vivoで計測した。葉緑体NADP+量を暗馴化時間によって調節した後に、速やかにCET活性を計測することによって、葉緑体NADP+量の低下に伴ってCET活性が増大するという明確な相関を見出した。従って、葉緑体NADP+量の変動が光合成電子伝達フローの切り替えに関与しており、光条件に応じて需給変動が生じるLET活性変化は葉緑体NADP+の変動による調節を受けており、CET活性が葉緑体NADP+量を制御する一連の流れが示唆された。
また、項目II.では光合成電子伝達鎖にNADP+を供給するNADK2活性制御機構について、タンパク質のN末領域内に暗所で酵素活性を抑制する機能が存在することを示した。また、nadk2欠損変異体の表現型を回復させる変異体をスクリーニングした結果、葉緑体内に存在すると考えられる機能未知のタンパク質が失われることで、nadk2の表現型が軽減されることが明らかとなり、葉緑体内のNADP+供給の制御機構の一端を解明することができた。

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] INRA(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: INRA
• [雑誌論文] Redox regulation of NADP-malate dehydrogenase is vital for land plants under fluctuating light environment (2021)
  • 著者名/発表者名: Yokochi Yuichi、Yoshida Keisuke、Hahn Florian、Miyagi Atsuko、Wakabayashi Ken-ichi、Kawai-Yamada Maki、Weber Andreas P. M.、Hisabori Toru
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 118 ページ: e2016903118
  • DOI: 10.1073/pnas.2016903118
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The NAD Kinase Slr0400 Functions as a Growth Repressor in Synechocystis sp. PCC 6803 (2021)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa Yuuma、Cassan Cedric、Kadeer Aikeranmu、Yuasa Koki、Sato Nozomu、Sonoike Kintake、Kaneko Yasuko、Miyagi Atsuko、Takahashi Hiroko、Ishikawa Toshiki、Yamaguchi Masatoshi、Nishiyama Yoshitaka、Hihara Yukako、Gibon Yves、Kawai-Yamada Maki
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1093/pcp/pcab023
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Measurement of Chloroplastic NAD Kinase Activity and Whole Tissue NAD Kinase Assay (2020)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa Yuma、Kawai-Yamada Maki、Hashida Shin‐nosuke
  • 雑誌名: BIO-PROTOCOL 巻: 10 ページ: -
  • DOI: 10.21769/BioProtoc.3480
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dehydroascorbate Reductases and Glutathione Set a Threshold for High-Light?Induced Ascorbate Accumulation (2020)
  • 著者名/発表者名: Terai Yusuke、Ueno Hiromi、Ogawa Takahisa、Sawa Yoshihiro、Miyagi Atsuko、Kawai-Yamada Maki、Ishikawa Takahiro、Maruta Takanori
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 183 ページ: 112～122
  • DOI: 10.1104/pp.19.01556
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phosphorus toxicity disrupts Rubisco activation and reactive oxygen species defence systems by phytic acid accumulation in leaves (2020)
  • 著者名/発表者名: Takagi Daisuke、Miyagi Atsuko、Tazoe Youshi、Suganami Mao、Kawai‐Yamada Maki、Ueda Akihiro、Suzuki Yuji、Noguchi Ko、Hirotsu Naoki、Makino Amane
  • 雑誌名: Plant, Cell & Environment 巻: 43 ページ: 2033～2053
  • DOI: 10.1111/pce.13772
  • 査読あり
• [雑誌論文] Altered metabolism of chloroplastic NAD kinase-overexpressing Arabidopsis in response to magnesium sulfate supplementation (2020)
  • 著者名/発表者名: Kawai-Yamada Maki、Miyagi Atsuko、Sato Yuki、Hosoi Yuki、Hashida Shin-Nosuke、Ishikawa Toshiki、Yamaguchi Masatoshi
  • 雑誌名: Plant Signaling & Behavior 巻: 16 ページ: 1844509～1844509
  • DOI: 10.1080/15592324.2020.1844509
  • 査読あり
• [学会発表] Flaveria 属 C4植物における NADキナーゼの特性 (2020)
  • 著者名/発表者名: 田中雅美、石川優真、谷口幸美、小川敬子、宮城敦子、石川寿樹、山口雅利、宗景ゆり、川合真紀
  • 学会等名: 日本植物学会 第84回大会
• [学会発表] シアノバクテリア Synechocystis sp PCC 6803 におけるメチルグリオキサールシンターゼ(Sll0036)の機能解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: Akram Kader、石川寿樹、山口雅利、石川優真、宮城敦子、川合真紀
  • 学会等名: 日本植物学会 第84回大会
• [学会発表] 葉緑体局在性シロイヌナズナNADキナーゼの機能解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: チョモリグ、橋田慎之介、宮城敦子、石川寿樹、山口雅利、川合真紀
  • 学会等名: 第62回植物生理学会年会（島根大会）
• [学会発表] 暗馴化過程におけるNADP+減少の遅延は代謝順応に重要な影響を及ぼす (2020)
  • 著者名/発表者名: 橋田慎之介、宮城敦子、川合真紀
  • 学会等名: 第62回植物生理学会年会（島根大会）