ラン藻を用いたクロロフィル生合成系の解析

利用蓝细菌分析叶绿素生物合成系统

基本信息

批准号：
05740481
负责人：
藤田祐一
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
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

ラン藻Plectonema boryanumのchlL(frxC)遺伝子とその下流に存在するch1N(ORF467)遺伝子は、クロロフィル(Ch1)の生合成の一過程プロトクロロフィルド(Pchlide)からクロロフィリド(Chlide)への還元反応系(光非依存性)に関与する蛋白質をコードしている。原核生物では、機能の関連した遺伝子がオペロンを構成している場合が多い。本年度、P.boryanumのch1L-ch1N周辺にCh1生合成に関連した遺伝子が存在する可能性を検討した。ch1L-ch1Nを含む全長7.6kbのDNA断片について塩基配列を決定した。その結果、ch1L-ch1Nの上流2.3kbには、ch1L-ch1Nと同じ転写方向にORF451、ORF147が、下流2.9kbには、ch1L-ch1Nと逆の転写方向にORF288、ORF303が見い出された。この領域は、ORF451-ORF147-ch1L-ORF133-ch1N-ORF288-ORF303という遺伝子構成となっていることが推定される。ホモロジー検索の結果、ORF303蛋白質は、酵母のビス-(5'-アデノシル)四リン酸ホスホリラーゼI及IIと約20%の類似性が認められた。また、ORF451蛋白質は、N末端側とC末端側とが各々細菌の情報伝達系である二成分系のresponse regulatorとsensor kinaseとに類似性を示した。他の二つのORFについては、類似性を示す蛋白質は見つからなかった。ch1L-ch1Nを含む7種のORFについてNorthern解析を行い、いずれも転写物を確認した。さらに、ORF303以外のORFについて、カナマイシン耐性遺伝子による遺伝子破壊株を単離した。いずれの欠損株もは、野性株と同様明暗いずれの条件でも正常にChIを合成した。したがって、これらのORF産物がCh1の合成に関与する可能性については否定的である。一方、ORF147の欠損株は、光合成独立栄養条件下で生育が遅く、逆に暗所従属栄養条件下では生育が速いという興味深い形質を示した。ORF147産物は、光合成系と呼吸系の制御機構に関与する可能性が示唆された。

蓝绿藻 Plectonema boryanum 的 chlL (frxC) 基因及其下游 ch1N (ORF467) 基因参与从原叶绿素 (Pchlide) 到叶绿素 (Chlide) 的还原反应系统，这是叶绿素 (Ch1) 生物合成的一个步骤它编码参与（光独立）的蛋白质。在原核生物中，具有相关功能的基因常常构成操纵子。今年，我们研究了 P. boryanum ch1L-ch1N 周围存在与 Ch1 生物合成相关的基因的可能性。确定了包含ch1L-ch1N的全长7.6kb DNA片段的核苷酸序列。结果，在与ch1L-ch1N转录方向相同的ch1L-ch1N上游2.3kb处发现了ORF451和ORF147，在与ch1L-ch1N转录方向相反的下游2.9kb处发现了ORF288和ORF303。该区域估计具有 ORF451-ORF147-ch1L-ORF133-ch1N-ORF288-ORF303 的基因配置。同源性搜索结果发现ORF303蛋白与酵母双(5'-腺苷)四磷酸磷酸化酶I和II具有约20%的相似性。此外，ORF451蛋白显示出与双组分系统的相似性，其中N端侧和C端侧分别是反应调节器和传感器激酶，它们分别是细菌信息转导系统。没有发现其他两个 ORF 具有相似性的蛋白质。对包括 ch1L-ch1N 在内的 7 个 ORF 进行 Northern 分析，并确认了所有这些 ORF 的转录本。此外，我们还分离出了除 ORF303 之外的 ORF 具有卡那霉素抗性基因的基因破坏菌株。两种缺陷菌株在光照和黑暗条件下都能正常合成 ChI，与野生菌株相似。因此，排除了这些ORF产物参与Ch1合成的可能性。另一方面，ORF147缺陷菌株表现出一个有趣的特征，即它在光自养条件下生长缓慢，但在暗异养条件下生长迅速。提示ORF147产物可能参与光合系统和呼吸系统的控制机制。