C4光合成回路に関与するリンゴ酸輸送体の同定と機能特性の解析

参与 C4 光合作用循环的苹果酸转运蛋白的鉴定和功能表征

基本信息

批准号：
12740434
负责人：
谷口光隆
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Nagoya University
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：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は,NADP-マリックエンザイム型C_4植物の葉肉細胞と維管束鞘細胞の葉縁体内包膜においてC_4光合成中間代謝産物であるリンゴ酸の輸送を行っている膜タンパク質を同定し,その機能特性を比較することを目的としている.本年度の研究により,以下のような成果が得られた.(1)リンゴ酸輸送体の候補となる3種のトウモロコシcDNAがコードする膜タンパク質を酵母で発現させ,リポソームヘの再構成を用いて輸送特性の解析を行った.その結果,これらのタンパク質は2-オキソグルタル酸/リンゴ酸輸送体あるいはジカルボン酸輸送体と推定されるような基質特異性を持つ輸送能を示した.また,オキサロ酢酸も効率よく輸送した.これらの遺伝子は,細胞特異的に光応答性の発現誘導を示すことから,C_4光合成回路に関与している可能性が高いと推察された.(2)シロイヌナズナからも上記のトウモロコシリンゴ酸輸送体のホモログ遺伝子を同定している.再構成系を用いた組み換えタンパク質の取り込み活性測定により,これらのシロイヌナズナ膜タンパク質がトウモロコシと同様に,オキサロ酢酸に対して高い親和性をもつことを見出した.そのKm値は,単離葉緑体でのオキサロ酢酸取り込み時のKm値に近いものであった.したがって,2-オキソグルタル酸/リンゴ酸輸送体およびジカルボン酸輸送体がオキサロ酢酸輸送体としても機能しうると結論付けた.(3)上記のリンゴ酸輸送体の生理機能を明らかにするため,シロイヌナズナタグラインのスクリーニングを行った.その結果,各リンゴ酸輸送体遺伝子の破壊株をそれぞれ複数種単離することができ,現在その表現型を解析中である.

在这项研究中，我们在NADP-苹果酸酶C_4型植物的叶肉细胞和维管鞘细胞中鉴定出了一种转运C_4光合作用中间代谢物苹果酸的膜蛋白，并鉴定了其功能特性。今年的研究得出了以下结论。结果：(1) 由三种玉米 cDNA 编码的膜蛋白，它们是苹果酸转运蛋白的候选者。在酵母中表达，并通过重组至脂质体中来分析其转运特性。结果表明，这些蛋白质具有底物特异性，推测为2-酮戊二酸/苹果酸转运蛋白或二羧酸转运蛋白。此外，草酰乙酸也被有效转运。由于这些基因表现出细胞特异性诱导光响应表达，因此它们可能参与 C_4 光合作用回路。 (2)上述玉米苹果酸转运蛋白的同源基因也在拟南芥中被鉴定出来，通过使用重构系统测量重组蛋白的摄取活性，我们发现这些拟南芥膜蛋白与玉米相似，我们发现它具有对草酰乙酸具有高亲和力。Km 值与分离叶绿体中草酰乙酸摄取的 Km 值接近。因此，我们得出结论，2-酮戊二酸/苹果酸转运蛋白和二羧酸转运蛋白也可以充当草酰乙酸转运蛋白。 (3)为此，我们筛选了拟南芥标记系。结果，我们能够分离出多个苹果酸转运蛋白基因被破坏的菌株，目前我们正在分析它们的表型。