ラン藻を用いたChl生合成系の分子生物学的解析

利用蓝细菌对叶绿素生物合成系统进行分子生物学分析

基本信息

批准号：
06740601
负责人：
藤田祐一
金额：
$ 0.58万
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：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

被子植物を除く多くの植物は、クロロフィル(Chl)生合成系の一過程プロトクロロフィリド(Pchlide)からクロロフィリドへの還元反応に光依存性と光非依存性の二つに系を併用してChlを合成している。私は、ラン藻Plectonema boryanumを用いて光非依存性のPchlide還元系の分子遺伝学的解析を進めており、すでにオペロンを形成する二つの遺伝子chlLとchlNがこの反応に関与することを明らかにしている。最近、緑藻Chlamydomonas reinhardtiiの葉緑体DNAには、本反応に関与する第三の遺伝子chlBがコードされていることが示された。chlBのホモログと思われるORFは、ゼニゴケやマツの葉緑体DNAにも見つかっている。ゼニゴケ葉緑体DNAのORF513(chlB)断片をプローブとしたサザン解析の結果、ラン藻P.boryanumはchlBの相同遺伝子を有することが示唆された。そこで私は、P.boryanumからこの遺伝子のホモログをクローニングすることを試みた。同断片をプローブとしてP.boryanumのゲノム・ライブラリーから約6.2-kbのHindIII断片をクローニングした。その塩基配列を解析した結果、ゼニゴケのchlBと73%という高い類似性を示す508のアミノ酸残基をコードするORF(ORF508)を見出した。さらに、この遺伝子をカナマイシン耐性遺伝子を挿入することにより破壊した欠損変異株YFB14を単離し、その形質を検討した。YFB14は、上記二つの遺伝子chlLやchlNの欠損株と同じく、暗所でのみChl合成が停止し、Pchlideを著しく蓄積するという形質を示した。したがって、ORF508はこのラン藻のchlB遺伝子であり、光非依存性Pchlide還元反応には、少なくともchlL、chlN及びchlBという三つの遺伝子が要求されると考えられる。

除被子植物外，许多植物同时使用光依赖性和光非依赖性系统将原叶绿素内酯 (Pchlide) 还原为叶绿素内酯，这是叶绿素 (Chl) 生物合成系统中合成叶绿素的一个过程。我正在使用蓝细菌 Plectonema boryanum 对不依赖于光的 Pchlide 还原系统进行分子遗传学分析，并且已经发现形成操纵子的两个基因 chlL 和 chlN 参与了该反应。最近，研究表明绿藻莱茵衣藻的叶绿体 DNA 编码参与该反应的第三个基因，chlB。在地钱和松树的叶绿体 DNA 中也发现了似乎是 chlB 同源物的 ORF。使用地钱叶绿体 DNA 的 ORF513 (chlB) 片段作为探针进行 Southern 分析表明蓝藻 P. boryanum 具有 chlB 同源基因。因此，我尝试从 P.boryanum 中克隆该基因的同源物。使用相同的片段作为探针，从 P.boryanum 基因组文库中克隆了大约 6.2-kb HindIII 片段。通过分析其核苷酸序列，他们发现编码508个氨基酸残基的ORF（ORF508）与地钱的chlB具有73％的高度相似性。此外，我们分离了通过插入卡那霉素抗性基因而破坏该基因的缺失突变株YFB14，并检查了其性状。 YFB14与上述chlL和chlN两个基因缺陷菌株一样，表现出仅在黑暗中停止Chl合成并显着积累Pchlide的特性。因此，ORF508是该蓝细菌的chlB基因，并且认为不依赖于光的Pchlide还原反应至少需要chlL、chlN和chlB这三个基因。