硝酸還元酵素による一酸化窒素(NO)生成に関する基礎的研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12660048
• Research Institution: University of the Ryukyus
• Principal Investigator: 山崎 秀雄 琉球大学, 遺伝子実験センター, 教授 (40222369)
• Keywords: 植物生理 / ストレス / NO / 気孔 / 窒素同化 / シグナル伝達 / バイアグラ / 活性窒素

Research Abstract

脊椎動物、無脊椎動物、バクテリアではNO合成酸素(NOS)が存在し、様々な生理作用に関与していることが明らかになっている。ところが、植物の酵素的NO生成機構は未だ意見の一致を見ていない。哺乳類型NOSが発見されて以来、植物でも動物の系と同様な酵素が存在することが期待され、NOS遺伝子及びタンパクの同定が試みられてきた。しかし、ゲノムプロジェクトの概要が終了したモデル植物(アラビドプシス)ゲノムからもNOS様配列は確認できなかった。我々は、数年来、植物NOSプロジェクトとは独立に別の可能性を検討し、全く異なった機構からなるAltemative NO Production pathwayを提唱してきた。無機窒素をアミノ酸等の有機窒素変換する窒素同化は、光合成と並んで植物の重要な代謝である。我々は、窒素同化系の鍵酵素である硝酸還元酵素(NR)がNO生成を触媒することを世界で初めて証明した。通常、NRはNAD(P)Hを電子供与体として硝酸を亜硝酸へと還元する。ところが、NRが通常の反応生成物である亜硝酸を基質とした時にNOを生成することを、in vitro系で実証した。また、単細胞緑藻のクラミドモナス野生株に亜硝酸を加えた時にも、顕著なin vivoでのNO生成が観察された。一方、NR欠損株ではNO生成は全く起こらなかった。これらの結果は、植物にはNOSとは異なるNR依存性のNO生成経路が存在することを示している。

Research Products

• [Publications] Sakihama, Y., et al.: "Involvement of nitric oxide in the mechanism for stomatal opening in Vicia faba leaves"Biologia Plantarum. 46. 117-119 (2003)
• [Publications] Cohen, M.F.et al.: "Synergistic Effect of Deoxyanthocyanins from the Symbiotic Fern Azolla on hrmA Gen Induction in the Cyanobacterium Nostoc punctioforme"Molecular Plant Microbe Interactions. 15. 875-882 (2002)
• [Publications] Sakihama, Y. et al.: "Plant phenolic antioxidant and prooxidant activities : implications for involvement of phenoxyl radicals in oxidative damage of plants"Toxicology. 177. 67-80 (2002)
• [Publications] Takahashi, S. et al.: "High susceptibility of photoinhibition of photosynthesis in the tropical fig tree Ficus microcarpa L.cv. Golden Leaves"BMC Plant Biology. 2(online). 2 (2002)
• [Publications] Cohen, M.F.et al.: "Biodegradation of diesel fuel by an Azolla-derived bacterial consortium"Journal of Environmental Science and Health, Part A -Toxic/Hazardous Substance & Environmental Engineering. 9. 1593-1606 (2002)
• [Publications] Cohen, M.F.et al.: "Feeding deterrence of the aquatic fern Azolla in relation to anthocyanin and fatty acid composition"Aquatic Botany. 74. 181-187 (2002)