モノリグノールの細胞内生合成機構と細胞外輸送システム

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16380119
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 高部 圭司 京都大学, 農学研究科, 助教授 (70183449)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉永 新 京都大学, 農学研究科, 助手 (60273489) ; 粟野 達也 京都大学, 農学研究科, 助手 (40324660)
• Keywords: リグニン / モノリグノール / 4CL / ラッカーゼ / ATP / 膜タンパク質

Research Abstract

リグニンの生合成は3段階で進行する。第1段階は細胞内でのモノリグノール類の生合成であり、第2段階はそれらの細胞壁への輸送である。第3段階は細胞壁中でのモノリグノール類の高分子化である。
モノリグノール類の生合成には多数の酵素が関与しているが、本年度は4クマール酸CoAリガーゼ(4CL)の細胞内局在を免疫細胞化学法で調べた。4CLの免疫標識は二次壁形成中のポプラ分化中木部に認められた。電子顕微鏡での観察によると4CLの標識は細胞質基質上に認められた。従って、カフェー酸がカフェオイルCoAに、あるいはにフェルラ酸がフェルロイルCoAに変換される反応は細胞質基質で行われていることを示唆している。
細胞膜上には、モノリグノール類の輸送に関与する膜タンパク質が存在する可能性がある。そのため、ポプラ分化中木部より超遠心法でミクロソーム画分を得て、モノリグノール類の取り込みを調べた。その結果、ミクロソーム画分中にATP存在下でコニフェリンを輸送する膜タンパク質が存在することが示された。コニフェリルアルコールやシナピルアルコール、シリンジンなどはATPの存否に関わらず、輸送されなかった。
モノリグノール類の重合にはペルオキシダーゼ類やラッカーゼの関与が示唆されている。前者のうち、酸性ペルオキシダーゼは細胞膜上に局在することが示されており、本研究ではラッカーゼの免疫局在を調べた。ラッカーゼの標識はポプラ分化中木部の細胞壁上にわずかに認められたが、そのほとんどは放射柔細胞壁の内表面に存在した。この結果は、ラッカーゼの細胞壁木質化への関与の可能性が低いことを示唆している。