植物液胞膜の2種プロトンポンプの分子構造と細胞生物学的特性

植物液泡膜中两种质子泵的分子结构和细胞生物学特性

• 批准号: 04266201
• 负责人: 前島 正義
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1992
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1992 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04266201/
• 关键词: 液胞膜; プロトンポンプ; H^+-ATPase; ピロホスファターゼ

本研究は、植物細胞の液胞膜に存在する2種類のプロトンポンプ、すなわちH^+-ATPaseとH^+輸送性ピロホスファターゼ(H^+-PPase)について,その分子構造と生理学的機能の特質を明らかにすることを目的とした。それぞれについて以下の点を明らかにした。1 H^+-ATPase:液胞膜H^+-ATPaseは9種のサブユニットで構成され、16kDaサブユニットが典型的な膜内在性であり、プロトンチャネルを形成すると同時に、他のサブユニットの膜局在化の構造基盤ともなっていることが明らかになった。cDNAが得られたオオムギ酵素の68kDaサブユニットについてみると、アミノ酸621個から成り、ATP結合部位を含め他生物種の配列と高い相同性が確認された。2 H^+-PPase:H^+PPaseは73kDaタンパク質のみで構成される酵素であり、植物界(種子植物、シダ類、藻類、コケ類)に広く分布し、分子サイズもほぼ同じである。大麦酵素のcDNAを解析した結果、761個のアミノ酸から成り、少なくとも11個の膜貫通領域をもつことが明らかになった。すでに報告されているシロイヌナズナの酵素とは86%の相同性を示した。また、ミトコンドリア型あるいは液胞型ATPaseのプロトンチャネルタンパク質と相同な構造も見いだされ、このタンパク質が一次構造上もプロトン輸送機能をもつことが明らかになった。3 2種プロトンポンプの機能的、生理的特性:PPaseとATPaseの分子活性は、それぞれ15sec^<-1>,40sec^<-1>(複合体当り)で、後者が高いが、ヤエナリ胚軸での存在量は、PPaseがATPaseの10倍多い。したがって総合的には、液胞酸性化に対するPPaseの寄与度が高く、実測値もこれを支持した。植物細胞特有の巨大な液胞はプロトンポンプに大きな負荷がかかる。植物液胞の酸性状態は、ATPaseのみでなくH+-PPaseの共存によってはじめて可能であると考えられる。

This study aims to clarify the existence of two types of cytokinases, H ^+-ATPase and H ^+-PPase, as well as the functional characteristics of molecular structure and physiology. The following points should be noted: 1 H^+-ATPase: The membrane H^+-ATPase has 9 kinds of membrane structure, 16kDa membrane structure, typical membrane intrinsic structure, membrane structure and membrane structure. The 68kDa cDNA fragment was identified and 621 amino acids were identified. The ATP-binding site was also identified. 2 H^+-PPase:H^+PPase is 73kDa. It is composed of enzymes, plants (seed plants, algae, fungi), and molecules. The results of cDNA analysis of barley enzyme showed that 761 of them were isolated and 11 of them were isolated. The results showed that the enzyme was 86% identical. The cellular ATPase has the same structure as the cellular ATPase, and the cellular ATPase has the same structure as the cellular ATPase. 3. Functional and physiological characteristics of 2 kinds of PPase:PPase ATPase molecular activity is 15 sec ^<-1>, 40 sec ^<-1>(complex activity), the latter is high, the amount of PPase ATPase is 10 times higher. In addition, the PPase activity in the cell acidification was significantly higher than that in the control group. Plant cells are unique to giant vacuoles. The acid state of plant cells, ATPase, H+-PPase, and its blue shift may be different.

项目成果

前島 正義,旭 正: "現代植物生理学 第2巻「代謝」(分担執筆)" 朝倉書店, 217 (1992)

前岛正义、朝日正：《现代植物生理学第2卷“新陈代谢”（合着）》朝仓书店，217（1992）

Tanaka,Y.,Chiba,K.,Maeda,M.& Maeshima,M.: "Molecular clonig of cDNA for vacuolar membrane protontranslocationg inorganic pyrophosphatase in Hordeum vulare." Biochemical and Biophysical Research Communications. 191. (1993)

田中 Y.、千叶 K.、前田 M.

Maeshima,M.: "Characterization of the major integral protein of vacuolar membrane." Plant Physiology. 98. 1248-1254 (1992)

Maeshima,M.：“液泡膜主要整合蛋白的表征。”

Matsuura-Endo,C.,Maeshima,M.& Yoshida,S.: "Mechanism of the decline in vacuolar H^+-ATPase activity in mung bean hypocotyls during chilling." Plant Physiology. 100. 718-722 (1992)

松浦远藤，C.，前岛，M.