葉緑体形成に関わる新規の膜内在型亜鉛プロテアーゼファミリーの機能解析

参与叶绿体形成的新型整合膜锌蛋白酶家族的功能分析

基本信息

批准号：
17770027
负责人：
田中亮一
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Hokkaido 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

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17770027/
关键词：
葉緑体プロテアーゼ

项目摘要

葉緑体は植物にとって非常に重要なオルガネラであり、その正常な発達は植物の生育を左右する。申請者は、葉緑体の正常な発達に必須であると思われるCh5遺伝子を同定し、この遺伝子がコードするプロテアーゼが葉緑体形成においてどのような機能を担っているのかを明らかにしようと試みている。申請者が、シロイヌナズナch5変異体を生育したところ、若い葉での葉緑体はほとんど野生型と区別がつかず、古い葉では、葉緑体の構造に異常が見られることが明らかになった。主な異常は、グラナスタッキングの現象とチラコイド配向性の異常である。クロロフィルの蓄積量もch5変異体では古い葉ほど大きく減少していることが明らかになった。しかし、クロロフィルa/b比を調べてみると、クロロフィルa/b比は若い葉でも既に、野生型よりも上昇していることがわかった。この結果は、ch5変異の影響が既に若い葉でも見られることを示している。ch5変異体のタンパク質プロファイルを電気泳動、および、western blottingで調べてみると、cytochrome b/f複合体の蓄積量が野生型よりも上昇していることが明らかになった。また、Ch5遺伝子の発現相関解析を行った結果、Ch5はFtsHやDegPといった、他の葉緑体プロテアーゼの遺伝子と高い相関を持っていることが明らかになった。これらの結果から、Ch5プロテアーゼはチラコイド膜の不要なタンパク質の除去などの広範な機能をもっているのではないかと推測される。

碎屑是植物极为重要的细胞器，其正常发育会影响植物的生长。申请人试图识别CH5基因，这似乎对于叶绿体的正常发育至关重要，并确定该基因在叶绿体形成中发挥的蛋白酶的功能。当申请人生长拟南芥CH5突变体时，据揭示了幼叶中的叶绿体几乎没有与野生型区分开，并且在较老的叶子中发现了叶绿体结构的异常。主要异常是Grana堆叠的现象和类囊体方向的异常。已经表明，叶绿素的积累在具有较老叶子的CH5突变体中也显着降低。但是，在检查叶绿素A/B比时，发现即使在幼叶中，叶绿素A/B比也已经高于野生型的比率。该结果表明，在已经幼叶中也可以看到CH5突变的作用。通过电泳和蛋白质印迹检查CH5突变体的蛋白质谱图表明，细胞色素B/F复合物的积累高于野生型的蛋白质。此外，CH5基因的表达相关分析表明，CH5与其他叶绿体蛋白酶（例如FTSH和DEGP）具有很高的相关性。这些结果表明，CH5蛋白酶具有广泛的功能，例如从类囊体膜中去除不必要的蛋白质。