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。当从菠菜，大麦和豌豆中分离出的叶绿体，以相同的方式处理了小麦的相同分子量的大量亚基的37 kDa片段。此外，当Rubisco从大麦和大米中纯化的Rubisco暴露于羟基自由基生成系统（Fe^<2+> -H_2O_2-抗核酸）时，还观察到37 kDa和16 kDa片段的出现。这些结果表明，羟基自由基对大型Rubisco亚基的位点特异性切割是在较高植物中常见的一种现象。因此，根据先前报道的数据，比较了裂解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，但是对于两端的氨基酸，菠菜和大麦均为S和T，类似于小麦，豌豆A和T，以及大米A和A和A和A和大米。 2。清楚的是​​，叶绿体基质酶GS2在光照射下在叶绿体及其分解剂中也被特定于碎屑。也就是说，当孤立的叶绿体及其瓦解溶液暴露于光时，GS2像Rubisco一样被特定于位点碎片。然后，金属螯合剂EDTA，1,10-苯磺烷氨酸，而不是丝氨酸，天冬氨酸或半胱氨酸蛋白酶的抑制剂完全抑制这种碎片。此外，过氧化氢酶和N-丙酸酯在活性氧气清除剂中显示出明显的抑制作用。此外，这种碎片被蛋氨酸磺胺胺（MSX）完全抑制，该甲硫胺（MSX）与GS抑制剂牢固地与酶结合。这些结果与Rubisco中的结果完全相同，并强烈表明GS2是由同源机制碎片的。