植物アスコルビン酸の新しい機能-フェレドキシンへの直接的電子供与の発見

植物抗坏血酸的新功能——直接向铁氧还蛋白供电子的发现

基本信息

批准号：
18658027
负责人：
柳澤修一
金额：
$ 2.18万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

植物葉緑体には高濃度(20-50mM)のアスコルビン酸(ビタミンC)が還元型(AsA)で存在している。植物におけるアスコルビン酸は二つの機能、活性酸素種を消去する抗酸化作用と細胞の分裂や伸長を調節する働きが知られていた。本研究では、第三の機能としてAsAが二つの窒素代謝反応(亜硝酸を還元しアンモニアを生成する亜硝酸還元酵素(NiR)反応とグルタミン(Gln)から2-オキソグルタル酸(2-OG)にアミド基を転移しグルタミン酸(Glu)を生成するグルタミン酸合成酵素(GOGAT))への電子供与体になるとの仮説をたて実験的検証を行った。本年度はGOGAT反応について検証した。葉緑体ストロマによるGOGOAT反応では、AsAおよびフェレドキシン(Fd)の添加により、GlnからGluの生成が促進された。フランス農学研究院(INRA)において、合成されたGOGAT,Fd,フェレドキシンーNADP^+-還元酵素(FNR)を用いて種々条件で実験をおこなった。最も重要な結果は、20mMAsA-Fd-GOGAT系のGlu生成量は、0.14mMNADPH-FNR-Fd-GOGAT系と同等量であった。Glu生成では、 Glnから2-OGへのアミドの転移とGlnから脱アミド(アンモニアとGluの生成)が考えられた。そこで[^<15>N-amide]-標識Glnを用いたGOGAT反応で生成するGluの起源を検証した。NADPH供給量に応じてGlnアミドの2-OGへの転移があったが、NADPHが不足したり、アスコルビン酸のみの存在ではアンモニアの生成と非^<15>N標識Gluの生成があり、脱アミド反応が進行することが判明した。

植物叶绿体含有高浓度 (20-50mM) 还原形式 (AsA) 的抗坏血酸（维生素 C）。已知植物中的抗坏血酸具有两种功能：清除活性氧的抗氧化作用，以及调节细胞分裂和伸长的功能。在这项研究中，AsA的第三个功能是执行两个氮代谢反应：亚硝酸盐还原酶（NiR）反应，还原亚硝酸盐产生氨，以及从谷氨酰胺（Gln）到2-氧代戊二酸（2-OG）的反应。我们假设它会充当谷氨酸合酶（GOGAT）的电子供体，转移酰胺基团并生成谷氨酸（Glu），并进行了实验验证。今年，我们验证了 GOGAT 反应。在叶绿体基质的 GOGOAT 反应中，添加 AsA 和铁氧还蛋白 (Fd) 促进从 Gln 产生 Glu。在法国农业研究所 (INRA)，使用合成的 GOGAT、Fd 和铁氧还蛋白-NADP^+-还原酶 (FNR) 在各种条件下进行了实验。最重要的结果是20mMAsA-Fd-GOGAT系统中产生的Glu量与0.14mMNADPH-FNR-Fd-GOGAT系统中产生的Glu量相当。 Glu 的产生被认为涉及从 Gln 到 2-OG 的酰胺转移以及 Gln 的脱酰胺作用（生成氨和 Glu）。因此，我们使用[^ 15 N-酰胺]标记的Gln研究了GOGAT反应中产生的Glu的来源。根据所供应的NADPH的量，Gln酰胺被转移至2-OG，但在不存在NADPH或仅存在抗坏血酸的情况下，产生氨和非15 N-标记的Glu，导致解吸发现酰胺反应进行。