NAD代謝活性化によるROSストレス耐性の付与

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トウモロコシNADPH依存性HC-toxin還元酵素(Hm1)と相同性の高いイネYK1を過剰発現させたイネカルス及び植物体中のNAD(P)Hの定量を行ったところ、形質転換体内の量がコントロールに比べて有意に増加していた。さらにイネ細胞抽出液とNADの前駆体であるNAAD、またはNADPの前駆体であるNADを混合して反応させ、生成させたNAD(P)の量を測定することでNAD合成酵素、NADリン酸化酵素の活性を測定した結果、前述と同様に形質転換体内の活性がコントロールに比べて有意に増加していた。今回YK1がHm1のみならず各種DFRと相同性が高いことに着目し、YK1が抗酸化物質であるアントシアニンの合成系で働くDFRの機能を有していることをNADPHの酸化反応及びキャピラリー電気泳動質量分析装置(CE-MS)によって見出した。NADPHの酸化反応においてはtaxifolinの還元によりNADPHがNADPへと変わる事を利用しYK1のGST融合タンパク質がこの反応を起こしていること、CE-MSを用いた代謝物測定ではtaxifolinの還元によって産生されるluecocyanidinの量がYK1の濃度依存的に増えることからYK1がDFR活性を有していることがわかった。更に、YK1の高発現イネはH_2O_2処理をしても細胞死を起こしにくいことをカルス及び植物体において見出した。前年度までのNAD(P)合成の活性化と今年度得られた結果を総合すると、DFR活性を有するYK1を過剰発現させることでNAD(P)H依存的なこの酵素はNAD(P)Hをより多く使うことになる。結果としてアントシアニン合成系の活性化につながりROSストレス耐性を得ることになる。一方でNAD(P)Hの消費はNAD(P)合成系の活性化につながるということである。つまりNAD(P)合成の活性化とROSストレス耐性は密接に関わっていることが示唆された。