クロロフィル合成の律速過程プロトクロロフィリド還元酵素の生理生化学的解析

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13740456
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 藤田 祐一 大阪大学, 蛋白質研究所, 助手 (80222264)
• Keywords: クロロフィル生合成 / プロトクロロフィリド還元酵素 / 光合成細菌 / ラン藻 / ニトロゲナーゼ

Research Abstract

クロロフィル(Chl)は、光合成の光反応に必須の色素である一方、光照射により細胞に重篤な傷害をもたらすラジカルを形成する危険な分子でもあるため、細胞はその合成を厳しく制御していると考えられる。その合成制御機構を明らかにする上で、Chl合成系の各過程の生化学的諸性質を明らかにする必要がる。藻類や裸子植物の暗所での緑化を決定づている光非依存性プロトクロロフィリド(Pchlide)還元酵素(DPOR)は、その推定構造遺伝子の相同性から、ニトロゲナーゼと類似した酵素であることが指摘されてきたが、その酵素的実体は不明であった。筆者は、光合成細菌Rhodobacter capsulatusを用いて、本酵素のアッセイ系を確立し、以下の生化学的性質を明らかにした。1)DPORは、BchLからなるL-コンポーネントとBchNとBchBで構成されるNB-コンポーネントで構成されている。2)反応にMg-ATP及びその再生系を要求する。3)in vitroのアッセイ系では還元力としてジチオナイトを要求するが、in vivoではフェレドキシンを用いていることが示唆される。4)酸素に対し極めて感受性が高い。5)L-コンポーネントは、[4Fe-4S]型鉄硫黄センターを有することが示唆される。6)NB-コンポーネントは、基質Pchlideの結合部位となっており、何らかの金属中心を有することが示唆される。7)活性がニコチンアミドで阻害される。
現在、これら生化学的諸性質の詳細を明らかにするとともに、酸素発生型光合成生物のDPORについても検討するため、ラン藻の各サブユニットの発現系とアッセイ系の確立を進めつつある。

Research Products

• [Publications] Y.Fujita, C.E.Bauer: "The Light-Independent Protochlorophyllide Reductase : A Nitrogenase-Like Enzyme Catalyzing a Key Reaction for Greening in the Dark. In Porphyrin Handbook Part II"Edited by Karl M. Kadish, Roger Guilard and Kevin Smith, Academic Press(印刷中). (2002)