液胞タンパク質のプロセシングに着目した機能性食品設計法の開発

以液泡蛋白加工为重点的功能性食品设计方法的发展

基本信息

批准号：
05258218
负责人：
西村いくこ
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Okazaki National Research Institutes
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

種子には大量に存在する貯蔵タンパク質以外にも、さまざまなアレルゲン、レクチン、トリプシンインヒビターなどの生理活性を持つタンパク質が含まれている。これらのタンパク質のほとんどは前駆体として合成されるが、この前駆体タンパク質は液胞にいて成熟型にプロセスされる。このプロセシングによりタンパク質は大きな構造変化、ひいては性質の変化をひき起こす。即ち液胞内プロセシングに関わる酵素は種子タンパク質の構造を決定する鍵酵素の一つといえる。本研究では食糧となる種子細胞内のプロセシングを制御することにより、その栄養価を落とすことなく、そこに含まれる有害タンパク質の無毒化を目指していきたいと考えている。植物由来のアレルゲンの一つとして報告されているヒマ種子の2Sタンパク質と類似性のあるタンパク質は高等植物の種子に広く分布しているが、このタンパク質の登熟種子細胞中での生合成を調べた結果、主要な貯蔵タンパク質と同様の過程を経て合成輸送され、液胞内で成熟型に変換し蓄積されることが判明した。ヒマ種子より単離精製した液胞プロセシング酵素は様々な種子タンパク質のプロセシングに関わっていることが示された。即ち本酵素は多種類の種子タンパク質の最終的な構造を決定する鍵酵素とみなすことができる。この液胞プロセシング酵素に着目した分子育種を目指すために、本酵素のcDNAを単離し、その翻訳領域の構造解析を行った。その結果、液胞プロセシング酵素はcysteine Proteinaseであるが、既知のcysteine Proteinaseとは類似性を示さず、唯一住血吸虫Schistosoma mannsoniで報告されている推定上のProteinasesと33%の同一性を示した。また、この翻訳産物は55kDaで、N末端のシグナルペプチド、37kDa活性酵素領域、そしてC末端のプロ領域からなっている。前駆体はプロセシング活性を持たず、活性発現のためにはC末端プロ領域の除去が必要であることが判明した。

种子除了含有大量的储存蛋白外，还含有多种生理活性蛋白，如过敏原、凝集素、胰蛋白酶抑制剂等。大多数这些蛋白质都是作为前体合成的，在液泡中加工成成熟形式。这种加工会导致蛋白质发生重大结构变化，并最终导致其特性发生变化。换句话说，参与液泡内加工的酶可以说是决定种子蛋白质结构的关键酶之一。在这项研究中，我们的目标是通过控制作为食物的种子细胞内的加工过程，在不降低其营养价值的情况下解毒种子中含有的有害蛋白质。据报道，一种与蓖麻籽2S蛋白相似的蛋白质广泛分布于高等植物的种子中。我们研究了这种蛋白质在成熟种子细胞中的生物合成，结果发现。它的合成和运输过程与主要储存蛋白类似，并且转化为成熟形式并在液泡内积累。从蓖麻种子中分离和纯化的液泡加工酶被证明参与各种种子蛋白的加工。也就是说，这种酶可以看作是决定多种种子蛋白最终结构的关键酶。为了针对这种液泡加工酶进行分子育种，我们分离了该酶的cDNA并分析了其翻译区的结构。结果，虽然液泡加工酶是半胱氨酸蛋白酶，但它与已知的半胱氨酸蛋白酶没有相似性，并且与曼氏血吸虫中报道的唯一推定蛋白酶有33%的同一性。该翻译产物大小为 55kDa，由 N 端信号肽、37kDa 活性酶区和 C 端原区组成。结果发现，前体没有加工活性，并且需要去除 C 末端前区才能表达活性。