高温障害に応答する新たなチラコイド膜品質管理システムの解明

阐明响应高温干扰的新型类囊体膜质量控制系统

基本信息

批准号：
21K06221
负责人：
加藤裕介
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Setsunan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K06221/
关键词：
葉緑体チラコイド膜タンパク質分解高温ストレス FtsH 熱ストレス

项目摘要

葉緑体のチラコイド膜に局在し、FtsHプロテアーゼはこれまでに損傷した光化学系II反応中心タンパク質D1の分解を担い、膜タンパク質の品質管理を行うことが知られている。高温下でのチラコイド膜タンパク質の品質管理機構及び葉緑体の熱ストレス応答機構については未だ知見が少ない。FtsHは大腸菌の高温感受性変異株から同定されており、植物ミトコンドリアにおいても高温ストレスとの関連が示唆されていることから、葉緑体においても高温ストレスに関与する可能性が考えられ、本研究では高温ストレスに対するFtsHの機能解析を進めている。高温ストレス下でシロイヌナズナ芽生えは、胚軸や葉柄の伸長といった熱誘導性形態形成を示すが、ftsH5変異体(var1-1)ではこれら熱誘導性形態形成の不全が認められた。しかし、ftsH5の別アリルの解析では、ftsH変異体が示す斑入り表現型が増強したものの、熱誘導性形態形成の不全は認められなかったことから、var1-1変異体で生じた他の変異が原因である可能性が考えられた。このため、今年度はvar1-1変異体のゲノム配列のリシーケンスを行った。その結果、var1-1変異体ではFtsH5の変異以外に複数の遺伝子の変異が示唆されたが、これらの中にこれまでに熱ストレスとの関連が示されたものは含まれておらず、引き続き原因遺伝子を探る必要があった。またvar1-1とLerを掛け合わせたF1およびF2系統の表現型の分離比から、この変異が潜性のものであることが明らかとなった。

FtsH 蛋白酶位于叶绿体的类囊体膜中，负责降解受损的光系统 II 反应中心蛋白 D1 并控制膜蛋白的质量。关于类囊体膜蛋白的质量控制机制和叶绿体在高温下的热应激响应机制目前还知之甚少。 FtsH 已从大肠杆菌的高温敏感突变株中鉴定出来，并被认为与植物线粒体的高温胁迫有关，这表明它也可能参与叶绿体的高温胁迫。对 FtsH 响应高温应力的功能进行分析。拟南芥幼苗在高温胁迫下表现出热诱导的形态发生，例如下胚轴和叶柄伸长，但在 ftsH5 突变体 (var1-1) 中观察到这些热诱导的形态发生缺陷。然而，对ftsH5的另一个等位基因的分析表明，虽然ftsH突变体的杂色表型增强，但没有观察到热诱导形态发生的缺陷，表明var1-1突变体中发生了其他突变，人们认为这可能是原因。为此，今年我们对var1-1突变体的基因组序列进行了重新测序。结果表明，var1-1 突变体中存在除 FtsH5 之外的多个基因突变，但这些突变不包括先前显示与热应激相关的任何基因，因此有必要找到致病基因。此外，F1和F2系（var1-1和Ler的组合）的表型分离比表明该突变是隐性的。