C3型からCAM型光合成への変換時におけるタンパク質脱リン酸化酵素の役割

蛋白质去磷酸化酶在 C3 型光合作用向 CAM 型光合作用转化过程中的作用

基本信息

批准号：
12025206
负责人：
福原敏行
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture and Technology
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：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12025206/
关键词：
アイスプラント CAM光合成タンパク質脱リン酸化酵素 PP2C シロイヌナズナ

项目摘要

アイスプラントの4種のタンパク質脱リン酸化酵素タイプ2C(PP2C)遺伝子(Mpc2,Mpc5,Mpc6,Mpc8)について、CAM型光合成のキーエンザイムであるPEPC(phosphoenolpyruvate carboxylase)遺伝子(Ppc1)のプロモーターの活性化能をパーティクルガンとGUSアッセイを組み合わせて解析したところ、Mpc8伝子を導入した場合のみ、C3型植物の葉では本来発現しないPpc1プロモーターの活性化がみられた。Mpc8遺伝子がPEPC遺伝子の発現誘導をとおしてCAM光合成誘導のシグナル伝達に関与する事が示唆された。PP2Cの生体内基質を検索するため、アイスプラントの2種のPP2C(MPC2,MPC6)と、シロイヌナズナのABI1,ABI2、当研究室で単離したシロイヌナズナの4種のPP2C(APC1,APC3,APC4,APC5)についてGST融合タンパク質として大腸菌で発現させたものを精製し、人工基質であるリン酸化カゼインに対する活性を基準とし、シロイヌナズナのMAPキナーゼキナーゼ(AtMEK1)、3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoAreductase(HMGR)を基質として用いた場合のPP2Cの脱リン酸化活性を解析した。その結果、APC4は、AtMEK1に対し活性が高いがHMGRに対しては活性が低いこと、逆にABI1,ABI2はAtMEK1をほとんど脱リン酸化できないが、HMGRに対しては活性が高いこと、APC5は、AtMEK1とHMGR両方に対して脱リン酸化活性が高いことがわかった。その他の4種のPP2Cタンパク質は、両方の基質に対し特異的な脱リン酸化活性を示さなかった。これらの生化学的な解析結果は、PP2Cの生体内基質を示唆すると考えられる。

冰植物中的四种 2C 型蛋白磷酸酶 (PP2C) 基因（Mpc2、Mpc5、Mpc6、Mpc8）与 CAM 型光合作用中的关键酶 PEPC（磷酸烯醇丙酮酸）相关。当我们使用粒子枪和GUS分析相结合分析羧化酶基因（Ppc1）启动子的激活能力时，我们发现只有当导入Mpc8基因时，通常在叶片中不表达的Ppc1启动子才会被激活。 C3植物，被激活了。表明Mpc8基因参与信号转导，通过诱导PEPC基因表达来诱导CAM光合作用。为了寻找PP2C的生物底物，我们研究了来自冰植物的两种类型的PP2C（MPC2，MPC6），来自拟南芥的ABI1，ABI2，以及四种类型的PP2C（APC1，APC3，APC4，APC5）表达为GST大肠杆菌中的融合蛋白。使用拟南芥 MAP 激酶激酶 (AtMEK1) 和 3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶还原酶 (HMGR) 作为底物，基于对磷酸化酪蛋白的活性（人工底物）进行氧化活性进行分析。结果，APC4对AtMEK1具有高活性，但对HMGR活性低，相反，ABI1和ABI2几乎不能使AtMEK1去磷酸化，但对HMGR具有高活性，而APC5对HMGR具有高活性，发现其具有高去磷酸化活性。对抗 AtMEK1 和 HMGR。其他四种 PP2C 蛋白对任一底物均未表现出特异性去磷酸化活性。这些生化分析结果被认为表明了 PP2C 的体内底物。