高等植物におけるシス型プレニル鎖延長酵素の生理機能の解明

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高等植物シロイヌナズナのZ型プレニル鎖延長酵素の反応機構および生理機能を明らかにするために以下の解析を行い、新たな知見を得た。1.Z型プレニル鎖延長酵素の反応生成物鎖長制御機構の解明前年度に単離・解析されたシロイヌナズナの6つのZ型プレニル鎖延長酵素相同遺伝子(AtCPT1、3、4、6、8、9)に加え、機能同定されている原核および真核生物由来のZ型プレニル鎖延長酵素の一次配列を詳細に比較し、短鎖(C_<15>)、中鎖(C<50-55>)、長鎖(C_<65-120>)Z型プレニル鎖延長酵素に特異的な領域を見いだした。実際にその領域を改変したMicrococcus luteus B-P 26由来のウンデカプレニル二リン酸(C_<55>)合成酵素を作製し、反応生成物鎖長を解析した結果、人為的に反応生成物鎖長を制御できることがわかった。Z型プレニル鎖延長酵素の結晶構造から、これらの領域が活性中心で酵素反応の制御に重要であることが示唆され、Z型プレニル鎖延長酵素の反応制御機構に対する知見を深めることができた(論文投稿中)。2.シロイヌナズナのZ型プレニル鎖延長酵素の生理機能の機能解析シロイヌナズナのZ型プレニル鎖延長酵素の一つであるAtCPT4は、前年度の解析によって中鎖のZ型プレニル鎖(C_<50-55>)の合成を触媒することがわかった。AtCPT4およびその反応生成物の生理的役割を解明するため、遺伝子挿入によってAtCPT4遺伝子が破壊されたシロイヌナズナ変異体を解析した。この変異体は長日条件下で生育させた場合、野生型と比較して葉柄や胚軸が長くなる表現型を示した。一方で、この様な差は暗所で生育させた場合にはみられなかった。また、AtCPT4の遺伝子発現は白色光照射によって迅速に誘導され、光遮断によって抑制されることがわかった。以上の結果から、AtCPT4が植物の光応答に関係していることが示唆された。