植物におけるプラスチドバイオジェネシスの制御メカニズムの解析

植物质体生物发生的控制机制分析

基本信息

批准号：
17051020
负责人：
中井正人
金额：
$ 3.07万
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：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

プラスチドを構成する蛋白質の多くは核ゲノムにコードされており、前駆体として細胞質ゾルで合成された後、プラスチドへと輸送される。この輸送にはプラスチド包膜に存在する蛋白質輸送装置やそれと協同的に働くプラスチド内外の分子シャペロン蛋白質が関与している。輸送制御に働くと予想されるプラスチド内包膜の蛋白質輸送装置Ticのコンポーネントについては、これまで多くの因子がその候補として同定されてきたが、実際にこれらがTicとしてどのような機能を担っているのか、どのような組み合わせで働いているのか、よくわかっていないだけでなく、それが本当にTicの構成因子なのか、すら確定していない状況にある。われわれの研究室ではこの問題に取り組むため、まず、アイソトープラベルされた前駆体蛋白質を用いて、内包膜のTicに蓄積するような輸送中間体をin vitroで形成させ、そのキャラクリゼーションを行うことに成功した。この輸送中間体を含むおよそ1MDaもの巨大な複合体には、これまでTicの中心的コンポーンネントとして考えられてきたTic110は含まれておらず、まったく新規の複合体である可能性が高い。現在、さらにこの1MDa複合体に関してのキャラクラリゼーションを進めている。一方、鉄硫黄クラスターを有し、輸送制御を担うと提唱されているTicのコンポーネント、Tic55に関して、トウモロコシのミュータントライブラリーを用いてその欠損変異ラインを単離して、そのTic複合体のアセンブリー状態や表現型を調べたが、ネガティブな結果が得られ、Tic55が、Ticの中心的コンポーネントして機能する可能性は低いと考えている。一方、プラスチドバイオジェネシスに必須である鉄硫黄クラスターそのものの生合成に関しては、そのキー蛋白質のひとつで進化的によく保存されたIscAについて、鉄硫黄クラスター中間体がチャージされた状態の結晶構造を、世界で初めて決定することに成功した。

构成质体的许多蛋白质在核基因组中编码，并在细胞质中作为前体合成，然后转运到质体。这种运输涉及质体包膜中存在的蛋白质运输设备以及质体内外与其协同工作的分子伴侣蛋白。许多因子已被确定为 Tic 的候选成分，Tic 是质体包膜中的一种蛋白质转运蛋白，预计在转运控制中发挥作用，但仍不清楚这些因子实际上作为 Tic 发挥什么作用，我们不仅没有完全了解。它们是否存在或以何种组合发挥作用，但还不清楚它们是否真的是抽动症的构成因素。为了解决这个问题，我们实验室首先使用同位素标记的前体蛋白在体外形成在内膜Tic中积累的转运中间体，然后对其进行了表征。这个巨大的复合物大小约为 1 MDa，包含这种转运中间体，但不包含 Tic110，而 Tic110 被认为是 Tic 的核心成分，并且很可能是一个全新的复合物。目前，我们正在进一步表征这一 1MDa 复合物。另一方面，关于Tic55，Tic的一个成分，具有铁硫簇，并被认为在运输控制中发挥作用，我们使用玉米突变体库来分离缺失突变体系并研究Tic的组装状态我们检查了表型，但得到了阴性结果，我们认为 Tic55 不太可能作为 Tic 的核心成分发挥作用。另一方面，关于质体生物发生所必需的铁硫簇本身的生物合成，我们开发了IscA的晶体结构，IscA是关键蛋白质之一，在进化上是保守的，处于充满铁的状态-硫簇中间体，我们是世界上第一个成功确定这一点的人。