植物個体における硫黄同化の分子統御機構の解明

阐明单个植物硫同化的分子控制机制

• 批准号: 09274203
• 负责人: 斉藤 和季
• 金额: $ 3.52万
• 依托单位: Chiba University
• 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: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09274203/
• 关键词: 硫黄同化; システイン; 硫酸イオン; トランスポーター

高等植物における硫黄同化系は主に土壌中の無機硫黄がシステインに同化・固定されることによる。その後、システインを前駆体として種々の含硫代謝物が生合成される。演者らのグループではこの硫黄同化・変換系の機構と制御について分子生物学的研究を進めてきた。硫黄同化系の酵素タンパク質の中で硫酸イオン欠乏などのストレスに応答してそのmRNAレベルが強く誘導されるのは、硫酸イオントランスポーターのアイソザイム、APS還元酵素など同化系中のキ-ステップと考えられる限られた酵素の遺伝子であることが示された。また、セリン代謝系とシステイン合成系の分岐点に位置するセリンアセチル転移酵素の活性はシステインによって阻害されるが、その阻害様式はアイソザイムによって異なることも明らかにされた。さらに、ネギ属植物においてアリインなどの含硫二次代謝産物の変換・分解に関与しているアリナーゼとシステイン合成系酵素の発現部位はともに維管束鞘細胞であることが示され、この細胞の硫黄代謝における重要性が示唆された。

高等植物的硫同化系统主要是土壤中的无机硫与半胱氨酸的同化和固定。此后，使用半胱氨酸作为前体生物合成各种含硫代谢物。主讲小组一直在对这种硫同化/转化系统的机理和控制进行分子生物学研究。在硫同化系统的酶蛋白中，其mRNA水平因硫酸根离子缺乏等应激而被强烈诱导，被认为是合成代谢系统中的关键步骤，例如硫酸根离子转运蛋白同工酶和APS还原酶It。结果表明，只有有限的酶基因。还发现，位于丝氨酸代谢系统和半胱氨酸合成系统交界处的丝氨酸乙酰转移酶的活性受到半胱氨酸的抑制，但抑制的方式根据同工酶的不同而不同。此外，研究表明，在葱属植物中，参与蒜氨酸等含硫次级代谢产物的转化和分解的蒜酶和半胱氨酸合成酶在维管束鞘细胞中表达，其重要性。有人建议在新陈代谢中。

项目成果

Hideki Takahashi, et al.: "Regulation of sulfur assimilation in higher plants: A sulfate transporter induced in sulfate-starved roots plays a central role in Arabidopsis thaliana." Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 94. 11102-1107 (1997)

Hideki Takahashi 等人：“高等植物中硫同化的调节：在硫酸盐饥饿的根中诱导的硫酸盐转运蛋白在拟南芥中发挥着核心作用。”