葉緑体においてクロロフィルbの合成量を調節するフィードバック機構の解析

叶绿体叶绿素b合成量反馈机制分析

基本信息

批准号：
18770025
负责人：
山里明弘
金额：
$ 0.51万
依托单位：
National Institute for Basic Biology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18770025/
关键词：
植物生理光合成色素体機能

项目摘要

高等植物において、クロロフィルbは効率よく光を集めるために重要な色素である。その合成量はクロロフィリドaオキシゲナーゼ(CAO)の活性によって調節される。高等植物のCAOは、Aドメイン(CAO自身の蓄積量を制御する領域)、Bドメイン(長さのみが保存されている領域)、Cドメイン(活性中心を含み酵素反応を行う領域)と名付けられた三つのドメインから構成されており、CAOの活性制御は、CAO自身の蓄積量がAドメインによって調節されることで行われている。しかし、そのAドメインを介したCAOの蓄積量制御の生理的意義や、その蓄積量制御の分子機構について明らかにされていなかった。本研究は、CAOの蓄積量制御がクロロフィルbによってフィードバックを受ける機構を明らかにするために、CAO遺伝子の発現を熱誘導性プロモーターで制御すると同時に、Aドメイン-GFP融合遺伝子を強制発現するシロイヌナズナ形質転換株を作成・解析した。その結果、作成したシロイヌナズナ形質転換株において、クロロフィルbの蓄積量を熱処理によって変化させることに成功した。しかし、Aドメイン-GFP融合タンパク質を検出できなかったため、フィードバック機構の解明には至らなかった。一方で、Aドメインによる蓄積量制御の分子機構の解析に有効である、Aドメインに対してランダムミュータジェネシスを行ったシロイヌナズナ形質転換株の作成・選抜方法を確立した。さらに、CAOの蓄積量制御の生理的役割を明らかにするために、Aドメインを除去したCAOまたは全長のCAOを強制発現するシロイヌナズナ形質転換株の緑化過程を詳細に解析した。その結果、AドメインによるCAOの蓄積量の制御機構が、緑化過程のシロイヌナズナ発芽種子を光阻害から防御する役割をもつことを明らかにした。

在较高的植物中，叶绿素B是有效收集光的重要色素。其合成的量受叶绿素A氧合酶（CAO）的活性调节。较高植物中的CAO由三个域名组成，称为一个结构域（一个控制CAO本身积累的区域），B结构域（仅长度保守的区域）和C结构域（一个包含活性中心并执行酶反应的区域）。 CAO的活性由CAO本身的A域控制。然而，尚未阐明通过其一个结构域控制CAO积累的生理意义以及控制其积累的分子机制。在这项研究中，我们创建了和分析了拟南芥的转化体，这些转化物调节CAO积累量相当于叶绿素B喂养，并同时调节了CAO基因的表达，并用诱导的启动子和A域-GFP融合基因的强迫表达。结果，通过热处理成功改变了拟南芥转化菌株中叶绿素B的积累量。但是，无法检测到A域-GFP融合蛋白，并且无法阐明反馈机制。另一方面，我们已经建立了一种创建和选择拟南芥转化体的方法，该方法在A域上进行了随机诱变，这有效地分析了通过A域控制积累量的分子机制。此外，为了阐明在控制CAO积累中的生理作用，我们详细分析了拟南芥thaliana转化体的绿色过程，该过程有力地表达了域被转化为域名的CAO或全长CAO。结果，据揭示了控制A域积累的机制在保护绿色过程中在绿色过程中保护拟南芥发芽种子的作用。