グリオキシソーム機能構築の遺伝学的解析

乙醛酸酶体功能构建的遗传分析

• 批准号: 09740606
• 负责人: 林 誠
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Okazaki National Research Institutes
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09740606/
• 关键词: ペルオキシソーム; グリオキシソーム; 緑葉ペルオキシソーム; 脂肪酸β酸化; グリオキシル酸回路; 光呼吸; 突然変異体; アラビドプシス

グリオキシソームは、高等植物の黄化子葉やセネッセンスした組織に見られるベルオキシソームの一種である。このオルガネラは、脂肪酸β酸化系およびグリオキシル酸回路の各酵素の作用により脂肪から糖新生を行う上で重要な役割を果たしている。本研究は、高等植物におけるグリオキシソームの機能構築を遺伝学的手法によって解析しようとするものである。初年度は、グリオキシソームの主要な機能である脂肪酸β酸化系を欠損するアラビドプシス突然変異体の同定を行った。この突然変異体は、グリオキシソームの機能を維持するために必須な遺伝子に変異が起きたと考えられ、高等植物におけるベルオキシソーム機能構築の制御機構を解析するうえで絶好な実験材料となることが期待された。平成10年度は、(1)前年度に同定した脂肪酸β酸化系欠損アラビドプシス突然変異体の遺伝学的および生化学的解析、(2)脂肪酸β酸化系酵素のcDNAクローニングおよび抗体作製を行い、以下の結果を得た。(1) 初年度に得られた突然変異体について遺伝学的な解析を行い、3つの遺伝子座を同定した。これらのうちPED1遺伝子は、脂肪酸β酸化系酵素の一つであるチオラーゼをコードしており、ped1突然変異体は、チオラーゼを持たず、グリオキシソームの形態が異常になっていた。一方、PED3遺伝子座は5番染色体のLFY3近傍に存在しており、ped2突然変異体は、細胞基質で合成された酵素がグリオキシソーム内へ輸送されない変異体であることが明らかになった。PED3遺伝子座については、現在解析中である。(2) 脂肪酸β酸化系の初発酵素であるアシルCoA酸化酵素について解析を行った。その結果、植物には長鎖アシルCoAと短鎖アシルCoAのそれぞれに基質特異性を持つ少なくとも2種類のアイソザイムが存在することが明らかになり、それぞれの酵素に対するcDNAのクローニングに成功した。

乙醛酸酶体是在高等植物的黄化子叶和衰老组织中发现的一种过氧化物酶体。该细胞器通过脂肪酸β-氧化系统和乙醛酸循环中酶的作用，在脂肪糖异生中发挥重要作用。本研究旨在利用遗传方法分析高等植物中乙醛酸体的功能结构。第一年，我们发现了一种缺乏脂肪酸β-氧化系统的拟南芥突变体，而脂肪酸β-氧化系统是乙醛酸体的主要功能。该突变体被认为在维持乙醛酸酶体功能所必需的基因中存在突变，并且有望成为分析高等植物中过氧化物酶体功能构建的控制机制的优良实验材料。 1998年，我们进行了（1）前一年鉴定的脂肪酸β-氧化系统缺陷型拟南芥突变体的遗传和生化分析，以及（2）脂肪酸β-氧化系统酶的cDNA克隆和抗体生产的结果。获得。 (1)对第一年获得的突变体进行遗传分析，鉴定出3个遗传位点。其中，PED1基因编码硫解酶，硫解酶是脂肪酸β-氧化酶之一，ped1突变体缺乏硫解酶并且具有异常的乙醛酸酶体形态。另一方面，PED3基因位点位于5号染色体上的LFY3附近，可知ped2突变体是胞浆中合成的酶不被转运到乙醛酸体中的突变体。目前正在分析PED3基因位点。 (2)我们分析了酰基辅酶A氧化酶，它是脂肪酸β-氧化系统中的起始酶。结果表明，植物中至少存在两种​​同工酶，每种同工酶都对长链酰基辅酶A和短链酰基辅酶A具有底物特异性，并且成功克隆了每种酶的cDNA。

项目成果

林誠.西村幹夫: "シリーズ分子生物学5巻・植物分子生物学33ミクロボディ" 朝倉書店, 75-81 (1997)

林干雄：《系列分子生物学第 5 卷/植物分子生物学 33 微生物》朝仓书店，75-81 (1997)

Mano,S., Hayashi,M., Kondo,M.and Nishimura,M.: "Hydroxypruvate reductase with a carboxy-terminal targeting signal to microbodies is expressed in Arabidopsis." Plant Cell Physiol.38. 449-455 (1997)

Mano,S.、Hayashi,M.、Kondo,M. 和 Nishimura,M.：“具有羧基末端靶向微体信号的羟基丙酮酸还原酶在拟南芥中表达。”

Mano,S.,Hayashi,M and Nishimura M.: "Light regulates alternative splicing of hydroxypyruvate reductase in pumpkin" Plant J.17. 309-320 (1999)

Mano,S.、Hayashi,M 和 Nishimura M.：“光调节南瓜中羟基丙酮酸还原酶的选择性剪接”Plant J.17。

Hayashi,M., Aoki,M., Kondo,M.and Nishimura,M.: "Changes in targeting efficiencies of proteins to plant microbodies caused by amino acid substitutions in the carboxy-terminal tripeptide." Plant Cell Physiol.38. 759-768 (1997)

Hayashi,M.、Aoki,M.、Kondo,M. 和 Nishimura,M.：“羧基末端三肽中的氨基酸取代导致蛋白质对植物微体的靶向效率发生变化。”

Hayashi,M.,DeBellis,L.Yamaguchi,K.et al: "Molecular characterization of a glyoxysomal Long-chain acyl-CoA oxidase that is synthesized as a precursor of higher molecular mass in pumpkin" J. Biol. chem.273. 8301-8307 (1998)

Hayashi,M.,DeBellis,L.Yamaguchi,K.et al：“乙醛酸长链酰基辅酶 A 氧化酶的分子特征，该酶是在南瓜中作为较高分子量的前体合成的”J. Biol。