プロテインフラックスと遺伝子発現の協調的制御による細胞構築原理の解明

通过协同控制蛋白质通量和基因表达阐明细胞构建原理

基本信息

批准号：
14014225
负责人：
中井正人
金额：
$ 3.65万
依托单位：
Osaka 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：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

植物体は葉や根、花など機能的に分化した器官・組織を形成し、さらにそれぞれの機能を維持するために空間的にも時間的にも特有の蛋白質のセットを合成して細胞内外に配置している。このような細胞内外を輸送される蛋白質の流れをプロテインフラックスとして捉えることができる。本研究では特に植物の様々な代謝活動に必須なプラスチドへのプロテインフラックスを題材として解析を行う。本年度の解析から以下の結果を得た。暗所で生育させた黄化葉のエチオプラストや貯蔵器官のアミロプラスト等、植物の器官特異的に分化・機能しているプラスチドには、葉緑体と同様のタンパク質輸送装置が共通に存在し機能すると考えられている。このことを検証するため、緑葉から葉緑体、黄化葉からエチオプラスト、根からroot plastidを単離し、光合成型FdI、非光合成型FdIII前駆体を用いて輸送実験を行った。その結果、葉緑体の場合と比較して、エチオプラストやroot plastidでは、非光合成型FdIIIに対して高い輸送効率を示した。この高効率の輸送はmMレベルのATPに依存していた。一方、包膜タンパク質輸送装置の既知のコンポーネントは異なるプラスチド間でも共通に存在していた。これらの実験結果は、非光合成型プラスチド包膜のタンパク質輸送装置は基本的には葉緑体のものと同じであるが、非光合成型タンパク質に対して高い親和性を示すATP依存性の別のコンポーネントが存在するか、同じコンポーネントでも、それ自身がATP依存的に変化している可能性を示している。さらに、プラスチド機能に欠陥のあるシロイヌナズナT-DNA挿入突然変異体の単離も進めており、これらの変異体の中にはプラスチドへの蛋白質輸送やその制御に変化が生じたものも含まれており、今後の本研究の遂行上強力なツールとなると考えている。

植物形成功能分化的器官和组织，例如叶、根和花，此外，为了维持每种功能，它们合成空间和时间上特定的蛋白质组并将其转移到细胞中和转移到细胞外。蛋白质进出细胞的流动可以理解为蛋白质通量。在这项研究中，我们将专门分析质体的蛋白质通量，这对于植物的各种代谢活动至关重要。今年的分析得出以下结果。据信，专门为植物器官分化和发挥作用的质体，例如在黑暗中生长的泛黄叶子中的黄质体和储存器官中的淀粉体，具有与叶绿体相同的蛋白质运输设备和功能。为了验证这一点，我们从绿叶中分离出叶绿体，从泛黄的叶子中分离出黄质体，从根中分离出根质体，并使用光合 FdI 和非光合 FdIII 前体进行运输实验。因此，与叶绿体相比，黄质体和根质体对非光合 FdIII 表现出更高的运输效率。这种高效的运输依赖于 ATP 的 mM 水平。另一方面，包膜蛋白转运装置的已知成分在不同质体中是常见的。这些实验结果表明，非光合质体包膜的蛋白质运输装置与叶绿体的蛋白质运输装置基本相同，但其具有不同的ATP依赖性蛋白质运输装置，该装置对非光合蛋白质具有高亲和力。某个组件存在的可能性，或者甚至同一组件本身也以依赖于 ATP 的方式发生变化的可能性。此外，我们正在分离具有质体功能缺陷的拟南芥T-DNA插入突变体，其中一些突变体在蛋白质转运至质体及其调节方面发生了变化，我们相信这将是实现这一目标的有力工具。未来的研究。