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。

位于其下游下游的Cyanobacterium plectonema boryanum和Ch1n（ORF467）基因的CHLL（FRXC）基因（ORF467）基因编码涉及还原系统（光依赖性）的蛋白质，从prothropherophyll（CH1）到叶绿素（Chlide）。在原核生物中，功能相关的基因通常构成操纵子。今年，我们调查了与Ch1l-CH1N周围存在于Boryanum的CH1L-CH1N周围存在与CH1生物合成相关的基因的可能性。确定总长度为7.6 kb的DNA片段，含有CH1L-CH1N。结果，在CH1L-CH1N上游的2.3 kb时，发现ORF451和ORF147在与CH1L-CH1N相同的转录方向上，并且在2.9 kb下游CH1L-CH1N的CH1L-CH1N的CH1L-CH1N与CH1L-CH1N的相反转录方向上发现了ORF288和ORF303。假定该区域具有ORF451-ORF147-CH1L-ORF133-CH1N-CH1N-ORF288-ORF303的基因结构。同源性搜索显示，ORF303蛋白与酵母双（5'-辅助基）四磷酸磷酸盐I和II的相似性约为20％。此外，ORF451蛋白与响应调节剂和传感器激酶表现出相似性，这是一个两个组分系统，分别是N末端和C末端，它们是细菌信号系统。没有发现其他两个ORF的相似性。通过北方分析分析了七个含有CH1L-CH1N的ORF，并在所有分析中确认了成绩单。此外，除ORF303以外的ORF分离了由卡纳米霉素抗性基因引起的基因破坏菌株。在这两种不足的菌株中，Chi在光和黑暗条件下正常合成，就像野生菌株一样。因此，这些ORF产品可能与CH1合成的可能性是负面的。另一方面，ORF147有缺陷的菌株表现出一个有趣的特征，在光合自动营养的条件下生长缓慢，相反，在深色异养条件下生长的速度更快。已经提出，ORF147产品可能参与光合和呼吸系统的调节机制。