葉緑体形成に関わる新規の膜内在型亜鉛プロテアーゼファミリーの機能解析

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葉緑体は植物にとって非常に重要なオルガネラであり、その正常な発達は植物の生育を左右する。申請者は、葉緑体の正常な発達に必須であると思われるCh5遺伝子を同定し、この遺伝子がコードするプロテアーゼが葉緑体形成においてどのような機能を担っているのかを明らかにしようと試みている。申請者が、シロイヌナズナch5変異体を生育したところ、若い葉での葉緑体はほとんど野生型と区別がつかず、古い葉では、葉緑体の構造に異常が見られることが明らかになった。主な異常は、グラナスタッキングの現象とチラコイド配向性の異常である。クロロフィルの蓄積量もch5変異体では古い葉ほど大きく減少していることが明らかになった。しかし、クロロフィルa/b比を調べてみると、クロロフィルa/b比は若い葉でも既に、野生型よりも上昇していることがわかった。この結果は、ch5変異の影響が既に若い葉でも見られることを示している。ch5変異体のタンパク質プロファイルを電気泳動、および、western blottingで調べてみると、cytochrome b/f複合体の蓄積量が野生型よりも上昇していることが明らかになった。また、Ch5遺伝子の発現相関解析を行った結果、Ch5はFtsHやDegPといった、他の葉緑体プロテアーゼの遺伝子と高い相関を持っていることが明らかになった。これらの結果から、Ch5プロテアーゼはチラコイド膜の不要なタンパク質の除去などの広範な機能をもっているのではないかと推測される。