植物が有する特異な糖ヌクレオチド代謝経路の解明

阐明植物中独特的糖核苷酸代谢途径

基本信息

批准号：
17770028
负责人：
小竹敬久
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Saitama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

植物細胞壁を構成する多糖類は、UDP-糖やGDP-糖を基質として、糖転移酵素の働きにより合成される。糖ヌクレオチドの代謝は直接的に細胞壁多糖類の合成を制御している。植物の糖ヌクレオチド合成経路のうち、遊離単糖をUDP-糖やGDP-糖に変換するsalvage経路には未解明な反応が多い。本研究では、シロイヌナズナとイネのゲノムを利用して、salvage経路で働く植物特有の糖ヌクレオチド合成酵素、UDP-糖ピロホスホリラーゼ(USP)及び二機能性L-フコキナーゼ/GDP-L-Fucピロホスホリラーゼ(FKGP)を同定し、これらの特性や生理機能を明らかにした。USPは、各種糖1-リン酸をUTPの存在下で各種UDP-糖に変換する活性を有し、salvage経路で、UDP-グルコース、UDP-ガラクトース、UDP-L-アラビノース、UDP-グルクロン酸の合成を触媒することが示された。シロイヌナズナではUSP遺伝子を欠損すると花粉が正常に発達せず、優性不稔となった。FKGPは、L-フコキナーゼ活性とGDP-L-Fucピロホスホリラーゼ活性を有し、L-Fucのsalvage経路における連続する2つの反応(L-Fucのリン酸化とGDP-L-Fucへの変換)を触媒する。FKGPはL-Fuc 1-リン酸への親和性が高く、連続する2つの反応を効率的に触媒すると考えられる。糖ヌクレオチド合成のデノボ経路で働く酵素の多くは動物で同定された酵素の相同タンパク質であるが、salvage経路で働くUSP、FKGPは植物特有のタンパク質であった。このことは、植物が活発な細胞壁多糖類の合成・分解に合わせて、単糖のsalvage経路を発達させたことを示唆する。

构成植物细胞壁的多糖是通过使用UDP糖和GDP硫作为底物的糖基转移酶的作用来合成的。糖核苷酸的代谢直接调节细胞壁多糖的合成。在植物中合成糖核苷酸的途径中，打捞途径中有许多不清楚的反应，这些反应将游离的单糖转换为UDP糖和GDP丝糖。在这项研究中，我们使用拟南芥和水稻基因组来鉴定植物特异性的糖核苷酸合酶，UDP-糖 - 糖焦磷酸化酶（USP）以及双功能L-核激酶/GDP-L-FUC焦距磷酸化酶（FKGP），这些酶（FKGP）起作用，这些作用在营养途径以及揭示其物业和物理学功能中。 USP的活性是在UTP存在下将各种糖1-磷酸盐转化为各种UDP糖，并且已被证明可以通过刺激途径催化UDP-葡萄糖，UDP-乳糖糖，UDP-L-二甲糖和UDP-葡萄糖酸的合成。在拟南芥中，缺乏USP基因导致花粉不能正确发育，从而导致不育占主导地位。 FKGP具有L-蛋白蛋白酶活性和GDP-L-FUC焦磷酸化酶活性，并在L-FUC的挽救途径（L-FUC的磷酸化以及转化为GDP-L-FUC）中催化两种连续反应。 FKGP对L-FUC 1-磷酸盐具有很高的亲和力，被认为有效地催化了两个连续的反应。在糖核苷酸合成的从头途径中起作用的许多酶是在动物中鉴定出的酶的同源蛋白，但是在拯救途径中起作用的USP和FKGP是植物特异性蛋白。这表明植物与活性细胞壁多糖的合成和降解一起发展了单糖拯救途径。