窒素転流と光合成機能に関わるRubisco分解の分子機構

Rubisco分解与氮易位和光合功能相关的分子机制

• 批准号: 11151201
• 负责人: 前 忠彦
• 金额: $ 2.43万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11151201/
• 关键词: Rubisco; 活性酸素; 断片化; 光ストレス; 葉緑体; 酸化ストレス

1.コムギの場合に見出されたのと同じ分子量のRubisco大サブユニットの37kDaフラグメントが、ホウレンソウ、オオムギ、エンドウから単離した葉緑体を同様に処理した場合にも見出された。また、オオムギ及びイネから精製したRubiscoをヒドロキシルラジカル発生系(Fe^<2+>-H_2O_2-ascoribic acid)に曝した場合にも、37kDaフラグメントおよび16kDaフラグメントの出現が認められた。これらの結果は、ヒドロキシラジカルによるRubisco大サブユニットの部位特異的な切断化は,高等植物のRubiscoに共通に見られる現象であることを示唆していた。そこで既報のデーターに基づき切断部位近傍のアミノ酸配列について比較した。Gly-329はいずれの植物種においても保存されていたが、その両端のアミノ酸については、ホウレンソウとオオムギがコムギと同様にSとTで、エンドウはAとT、イネはAとAであった。現在、オオムギ、エンドウ、イネのそれぞれのフラグメントの末端アミノ酸についての同定を行っている。2.葉緑体ストローマ酵素のGS2も光照射下の葉緑体およびその破砕液中で部位特異的に断片化されることが明白となった。すなわち、単離葉緑体及びその破砕液を光照射下におくと、GS2はRubisco同様、部位特異的に断片化された。そしてこの断片化は、、金属キレーターのEDTA,1,10-phenanthrolineにより完全に阻害され、セリンプロテアーゼ、アスパルティックプロテアーゼ、システインプロテアーゼに対する阻害剤によっては阻害されなかった。また活性酸素のスキャベンジャーでは、カタラーゼ、n-propyl gallateが顕著な阻害効果を示した。さらにこの断片化は、GSの阻害剤で酵素に強固に結合するmethionine sulfoximine(MSX)により完全に阻害された。これらの結果は、我々がRubiscoで見出した結果と全く同様であり、GS2が相同の機構により断片化されていることを強く示唆している。

1. 在从菠菜、大麦和豌豆中分离的经过类似处理的叶绿体中也发现了与小麦中发现的相同分子量的大 Rubisco 亚基的 37 kDa 片段。此外，当从大麦和稻中纯化的Rubisco暴露于羟基自由基产生系统(Fe 2+ -H_2O_2-抗坏血酸)时，观察到37kDa和16kDa片段的出现。这些结果表明，羟基自由基对大 Rubisco 亚基的位点特异性裂解是高等植物 Rubisco 的常见现象。因此，我们根据之前报道的数据比较了切割位点附近的氨基酸序列。 Gly-329在所有植物物种中都是保守的，但其两端的氨基酸在菠菜和大麦中是S和T，与小麦、豌豆中的A和T以及水稻中的A和A类似。目前，我们正在鉴定大麦、豌豆和大米片段的末端氨基酸。 2. 很明显，叶绿体基质酶 GS2 在光照射下也在叶绿体及其破碎液中发生位点特异性断裂。也就是说，当分离的叶绿体及其破碎的溶液暴露在光下时，GS2 与 Rubisco 一样，以特定位点的方式断裂。这种断裂被金属螯合剂 EDTA 和 1,10-菲咯啉完全抑制，但不能被丝氨酸蛋白酶、天冬氨酸蛋白酶或半胱氨酸蛋白酶的抑制剂抑制。活性氧清除剂中，过氧化氢酶和没食子酸正丙酯表现出显着的抑制作用。此外，这种断裂被蛋氨酸亚磺酰亚胺 (MSX) 完全抑制，MSX 是 GS 抑制剂，与酶紧密结合。这些结果与我们在 Rubisco 中发现的结果完全相同，强烈表明 GS2 通过同源机制被片段化。