ミトコンドリアとプラスチドでおこる脂肪酸合成の機能分担とその統御

线粒体和质体之间脂肪酸合成的功能划分和控制

基本信息

批准号：
12025226
负责人：
和田元
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Kyushu 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

项目摘要

細胞内において重要な機能を担っている脂肪酸は、動物細胞では細胞質、植物細胞ではプラスチドでのみ合成されると考えられてきたが、最近になってアカパンカビ、牛の心筋細胞、酵母、エンドウの葉肉細胞のミトコンドリアにおいて、量的には少ないが脂肪酸の合成がおこることが発見された。しかし、ミトコンドリアに存在する脂肪酸合成酵素の実体や合成される脂肪酸の生理機能、ミトコンドリアとプラスチドまたは細胞質でおこる脂肪酸合成の機能分担については殆ど解明されていない。本研究では、ミトコンドリアに存在する脂肪酸合成酵素の実体を明らかにするとともに、ミトコンドリアで合成される脂肪酸の生理機能の解析を行った。まず、シロイヌナズナからミトコンドリアに局在する脂肪酸合成酵素の1つのコンポーネントであるβ-ketoacyl-ACP合成酵素(mtKAS)をコードしているcDNAをクローニングし、その機能を解析した。シロイヌナズナのmtKAS cDNAを大腸菌のKAS変異株において発現させると、変異が相補されることから、このcDNAがKASをコードしていることが明らかとなった。また、mtKASのアミノ末端に存在するleader sequenceをGFPに融合させたタンパク質をソラマメの気孔孔辺細胞とタバコBY2で発現させると、ミトコンドリアにターゲットされた。このことは、mtKASがミトコンドリアに局在していることを示している。次に、mtKASのcDNAを用いて、ミトコンドリアにおける脂肪酸合成を抑制させたシロイヌナズナの形質転換植物の作製を試みた。mtKAS cDNAの全長をTiプラスミド(pBI121)のCaMV35Sプロモーターの下流にアンチセンス方向につなぎ、アグロバクテリウムを介してシロイヌナズナに導入した。現在までに多くの形質転換植物が得られており、今後はそれらの植物の中からミトコンドリアでの脂肪酸合成が抑制された形質転換体を選別し、それらの植物の表現型を野生株と比較することにより、ミトコンドリアで合成される脂肪酸の生理機能を明らかにする予定である。

脂肪酸在细胞内发挥重要作用，被认为仅在动物细胞的细胞质和植物细胞的质体中合成。现已发现，脂肪酸在细胞的线粒体中合成，尽管数量很少。然而，人们对线粒体中存在的脂肪酸合酶的实际性质、合成的脂肪酸的生理功能以及线粒体与质体或细胞质之间脂肪酸合成的功能划分知之甚少。本研究阐明了线粒体中存在的脂肪酸合酶的物质，并分析了线粒体中合成的脂肪酸的生理功能。首先，我们从拟南芥中克隆了编码β-酮脂酰-ACP合酶（mtKAS）的cDNA，并分析了其功能，β-酮脂酰-ACP合酶是定位于线粒体的脂肪酸合酶的一个组成部分。当拟南芥mtKAS cDNA在大肠杆菌KAS突变株中表达时，突变被互补，表明该cDNA编码KAS。此外，当mtKAS氨基末端的前导序列与GFP融合的蛋白质在蚕豆和烟草BY2的气孔保卫细胞中表达时，它被靶向线粒体。这表明 mtKAS 定位于线粒体。接下来，使用 mtKAS cDNA，我们尝试创建线粒体脂肪酸合成受到抑制的转化拟南芥植物。将全长 mtKAS cDNA 以反义方向连接到 Ti 质粒 (pBI121) 的 CaMV35S 启动子下游，并通过农杆菌导入拟南芥。迄今为止，我们已经获得了许多转化植物，将来我们将选择线粒体脂肪酸合成受到抑制的转化体，并将这些植物的表型与野生型进行比较，从而阐明其生理功能。脂肪酸在线粒体中合成。