高等植物におけるリンゴ酸輸送体の機能分化と発現の解析

高等植物苹果酸转运蛋白功能分化及表达分析

• 批准号: 07740615
• 负责人: 谷口 光隆
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07740615/
• 关键词: C_4光合成; キビ; 2-オキソグルタル酸; リンゴ酸トランスロケーター; 機能分化; ミトコンドリア; 遺伝子発現

高等植物においてリンゴ酸は様々な生理機能に関与しており、各細胞内コンパートメント中のリンゴ酸濃度を調節する機能が必要である。その一つとして、リンゴ酸輸送体がリンゴ酸代謝系酵素と協調して輸送調節を行っている可能性があげられる。本研究では、オルガネラの機能分化とそれに対応したリンゴ酸輸送体の機能分化ならびに発現様式の変動を明らかにすることを目的とし、光合成を司るオルガネラとして形態的および機能的な分化をとげているC_4植物キビの維管束鞘細胞ミトコンドリアに存在する2-オキソグルタル酸/リンゴ酸トランスロケーター(OMT)に着目した。このOMTは、C_4光合成代謝産物の効率的な輸送に関与していると考えらている。キビ黄化葉を緑化させると光合成酵素遺伝子の素早い発現誘導がみられたが、この時ミトコンドリア膜局在のATP/ADPトランスロケーターやAPT合成酵素の相対的なmRNA量は減少する一方、OMTmRNA量の増大が観察された。さらに、キビ緑葉の基部から先端部にかけての葉細胞の分化・発達に伴う維管束鞘細胞ミトコンドリア局在性酵素の比活性を調べたところ、光呼吸系やエネルギー転換系酵素の活性は一定あるいは減少するのに対して、OMTタンパク質は他の光合成酵素と同様に増大していた。したがって、細胞の成熟に伴い維管束鞘細胞ミトコンドリアが光合成オルガネラへと機能分化していく過程で、マトリクス内の光合成酵素と協調して、膜中の輸送体タンパク質の発現誘導が引き起こされていることが明らかとなった。また、ウエスタン解析の結果、このようなOMTタンパク質は維管束鞘細胞にのみ存在することから、光合成オルガネラへと機能分化した維管束鞘細胞ミトコンドリア膜間では光合成代謝産物の効率的な輸送能が必要とされるため、維管束鞘細胞独自の代謝産物輸送体を備えていることが予想された。そこで、キビの葉肉細胞と維管束鞘細胞のミトコンドリア膜のタンパク質組成を比較し、新奇な輸送体の同定を試みている。

The physiological function of higher plants is related to the regulation of acid concentration in cells. The possibility of regulating the activity of acid transporters in coordination with enzymes of acid metabolizing system is discussed. The purpose of this study is to clarify the functional differentiation and development of the acid transporter in C_4 plants, and to clarify the morphological and functional differentiation of the vascular sheath cells in C_4 plants. The efficiency of OMT and C_4 photoanabolic metabolites is related to the transport of OMT and C_4. The expression of ATP/ADP mRNA in ATP/APT synthase mRNA decreased and the expression of OMT mRNA increased during early stage of leaf greening. In addition, the differentiation and development of leaf cells from the base to the tip of green leaves is accompanied by the regulation of the specific activity of sexual enzymes in vascular bundle sheath cells. However, the activity of photorespiratory and epidermal cell replacement enzymes may or may not decrease, and OMT protein increases like other photosynthetic enzymes. The maturation of cells is accompanied by the induction of photosynthetic enzymes and functional differentiation in vascular bundle sheath cells. The results of the analysis of OMT and its metabolites show that it is necessary for the transport of photosynthetic metabolites between vascular bundle sheath cells and vascular bundle sheath cells to prepare for the transport of metabolites by vascular bundle sheath cells alone. Comparison of the quality composition of mesophyll cells and vascular sheath cells, and identification of novel transporters

项目成果

Taniguchi M.: "Isolation,characterization and expression of cDNA clones encoding a mitochondrial malate translocator from Panicum miliaceum L." Plant Molecular Biology. (印刷中).

Taniguchi M.：“植物分子生物学中编码线粒体苹果酸易位子的 cDNA 克隆的分离、表征和表达”。