高等植物におけるリンゴ酸輸送体の機能分化と発現の解析

高等植物苹果酸转运蛋白功能分化及表达分析

基本信息

批准号：
07740615
负责人：
谷口光隆
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Nagoya 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：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

高等植物においてリンゴ酸は様々な生理機能に関与しており、各細胞内コンパートメント中のリンゴ酸濃度を調節する機能が必要である。その一つとして、リンゴ酸輸送体がリンゴ酸代謝系酵素と協調して輸送調節を行っている可能性があげられる。本研究では、オルガネラの機能分化とそれに対応したリンゴ酸輸送体の機能分化ならびに発現様式の変動を明らかにすることを目的とし、光合成を司るオルガネラとして形態的および機能的な分化をとげているC_4植物キビの維管束鞘細胞ミトコンドリアに存在する2-オキソグルタル酸/リンゴ酸トランスロケーター(OMT)に着目した。このOMTは、C_4光合成代謝産物の効率的な輸送に関与していると考えらている。キビ黄化葉を緑化させると光合成酵素遺伝子の素早い発現誘導がみられたが、この時ミトコンドリア膜局在のATP/ADPトランスロケーターやAPT合成酵素の相対的なmRNA量は減少する一方、OMTmRNA量の増大が観察された。さらに、キビ緑葉の基部から先端部にかけての葉細胞の分化・発達に伴う維管束鞘細胞ミトコンドリア局在性酵素の比活性を調べたところ、光呼吸系やエネルギー転換系酵素の活性は一定あるいは減少するのに対して、OMTタンパク質は他の光合成酵素と同様に増大していた。したがって、細胞の成熟に伴い維管束鞘細胞ミトコンドリアが光合成オルガネラへと機能分化していく過程で、マトリクス内の光合成酵素と協調して、膜中の輸送体タンパク質の発現誘導が引き起こされていることが明らかとなった。また、ウエスタン解析の結果、このようなOMTタンパク質は維管束鞘細胞にのみ存在することから、光合成オルガネラへと機能分化した維管束鞘細胞ミトコンドリア膜間では光合成代謝産物の効率的な輸送能が必要とされるため、維管束鞘細胞独自の代謝産物輸送体を備えていることが予想された。そこで、キビの葉肉細胞と維管束鞘細胞のミトコンドリア膜のタンパク質組成を比較し、新奇な輸送体の同定を試みている。

苹果酸参与高等植物的多种生理功能，需要调节细胞内各室苹果酸浓度的功能。一种可能性是苹果酸转运蛋白与苹果酸代谢酶协调来调节转运。在本研究中，我们旨在阐明细胞器的功能分化和相应的苹果酸转运蛋白的功能分化以及表达模式的变化，我们重点关注维管束线粒体中存在的2-氧化戊二酸/苹果酸转运蛋白（OMT）。植物小米的鞘细胞。该 OMT 被认为参与 C_4 光合代谢物的有效运输。当黄化的小米叶片变绿时，光合酶基因的表达迅速被诱导，但此时线粒体膜定位的ATP/ADP转位子和APT合酶的相对mRNA水平下降，而OMT mRNA水平下降。中被观察到。此外，我们还研究了青小米叶从基部到叶尖的叶细胞分化发育过程中维管束鞘细胞中线粒体定位酶的特异活性，发现光呼吸酶和能量转换酶的活性保持恒定或不变。相反，OMT 蛋白以与其他光合酶类似的方式增加。因此，随着细胞成熟，维管束鞘细胞线粒体功能分化为光合细胞器的过程中，膜中转运蛋白的表达与基质中的光合酶协同被诱导。此外，Western分析的结果是，此类OMT蛋白仅存在于血管鞘细胞中，这表明已功能分化为光合细胞器的血管鞘细胞的线粒体膜之间需要有效的光合代谢物转运能力。据预测，血管鞘细胞有自己的代谢物转运蛋白。因此，我们试图通过比较小米叶肉细胞和维管束鞘细胞线粒体膜的蛋白质组成来鉴定新型转运蛋白。