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: 12025202
• 负责人: 前 忠彦
• 金额: $ 2.05万
• 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: 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-12025202/
• 关键词: Rubisco; 活性酸素; 断片化; 光ストレス; 光合成; 酸化ストレス; 葉緑体

葉緑体に局在するglutamine synthetase(GS2)が、Rubiscoと同様に活性酸素により光照射下の葉緑体あるいはその破砕液中で部位特異的に断片化されることを先に示唆した。今年度はGS2を精製してヒドロキシルラジカル発生系に曝し、その場合の断片化と光照射下の葉緑体での断片化を比較した。ヒドロキシルラジカルに曝した場合に生じた精製コムギGS2のフラグメントは、光照射下のコムギ葉緑体あるいはその破砕液に見出されたフラグメントと同じであった。GS2も活性部位に金属結合サイトを有していることから、Rubiscoの場合と同様に、GS2の金属結合サイト近傍で生じたヒドロキシルラジカルが部位特異的な断片化を引き起こしていると考えられた。光照射下のチラコイド膜で生じた過剰の還元力がFe^<2+>とH_2O_2を生成し、Rubiscoの活性化部位に結合したFe^<2+>とH_2O_2からヒドロキシルラジカルがその近傍で生じ、それらがRubiscoの大サブユニットのGly-329を攻撃し、部位特異的に断片化することを先に提唱した(Ishida et al.,1997,1998、1999)。Rubiscoが直接、活性酸素により分解されることを示したのは、本研究が初めてである。そして今年度の実験により、GS2も同様の機構で断片化されることが明白となり、活性酸素種による葉緑体タンパク質の直接的な断片化はRubiscoに限られた現象ではないことが示された。2.Desimoneら(1998)はオオムギ葉からの葉緑体を用いた実験から、Rubiscoが活性酸素により変性し、変性したRubiscoがATP依存的に葉緑体プロテアーゼによって分解されると報告している。同様な分解がコムギ葉緑体でみられるかを検討したところ、RubiscoがATP依存的に分解されることはなかった。

已经提出，位于叶绿体的谷氨酰胺合成酶（GS2）是由类似物在Rubisco中被活性氧特异性碎片的。今年，GS2被纯化并暴露于羟基生成系统中，在这种情况下，将碎片与光照射下的叶绿体的碎片进行了比较。暴露于羟基自由基时发生的纯化的小麦GS2片段与在光照射下在小麦叶绿体或其压碎溶液中发现的纯化小麦片段相同。由于GS2在活动位置也具有金属结合位点，因此认为与Rubisco相似，GS2的金属结合位点附近产生的羟基自由基引起了特定位点特异性的片段化。我们先前已经提出，在光照射下在类囊体膜产生的过度还原力会产生Fe^<2+>和H_2O_2，而在Fe^<2+>>和H_2O_2附近出现了羟基自由基，与H_2O_2结合到与Rubisco的激活位点结合，Rubisco的活化位点，rubisco of Attinal-329，ISHIDE STECERISE STITERISTICE，sTICE sTICE sTITE（frabisco），以及fragment of Site（frabiste of site）。 1998，1999）。这项研究是Rubisco首次表明它直接被活性氧降解。今年的实验表明，GS2被类似的机制碎片，表明在Rubisco中，通过活性氧直接片段化叶绿体蛋白不是有限的现象。 2。Desimone等。 （1998）报道说，从使用大麦叶的叶绿体的实验中，rubisco被活性氧变性，而变性的rubisco则以ATP依赖性方式被叶绿体蛋白酶降解。当我们研究是否在小麦叶绿体中观察到类似的降解时，Rubisco并未以ATP依赖性方式降解。

项目成果

Mae,T.: "Leaf senescence and nitrogen metabolism. In "Programmed Cell Death and Related Processes"."Ed.by Nooden, L.,Academic, Press New York(印刷中). (2001)

Mae, T.：“叶子衰老和氮代谢。《程序性细胞死亡和相关过程》”，Nooden, L. 编，纽约学术出版社（2001 年出版）。

Suzuki,S: "An efficient method for extraction of RNA from rice leares at different ages using bemzyl chloride"Journal of Experimental Botany. 52(Accepted). (2001)

Suzuki,S：“使用氯化苄从不同年龄的水稻中提取 RNA 的有效方法”实验植物学杂志。