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ヒメツリガネゴケにおける二重アスコルビン酸生合成経路の生理機能解明

阐明三叶立碗藓双抗坏血酸生物合成途径的生理功能

基本信息

批准号：
10J02397
负责人：
西川仁
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Tottori University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2011
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J02397/
关键词：
アスコルビン酸生合成経路ヒメツリガネゴケ

项目摘要

アスコルビン酸(AsA)生合成経路はこれまでに、藻類ユーグレナでD-ガラクツロン酸(GalA)経路、維管束植物シロイヌナズナでD-マンノース/L-ガラクトース(Man/Gal)経路が同定され、単独で機能している。この両経路の機能が予測されたヒメツリガネゴケでは、両経路の構成酵素遺伝子発現量および鍵酵素であるアルドノラクトナーゼ(ALase)、L-Galデヒドロゲナーゼ(L-GalDH)の組換え体酵素活性、前駆体添加によるAsA量の増加などから、Man/Gal経路、GalA経路の両方が十分に機能可能であることが示唆された。これらの結果を踏まえ、陸上植物では未同定なGalA経路の評価を目的とし、相同組換えにより機能的なALaseの破壊株を作成した。この破壊株ではALase活性は消失していたため、同遺伝子が主要なALaseとして機能することが示された。また、この破壊株では総AsA量が原糸体、茎葉体で2倍増加するという我々の推測とは異なる結果を示した。この増加は、1)ヒメツリガネゴケでは総AsA量の大半が酸化型AsA(DHA)であり、DHA分解活性も持つALaseの欠失によりDHAが増加し、総AsA量が増加した事と、2)GalA経路の停止によりMan/Gal経路の生合成能力が増加したという2つに起因することを実験的に証明した。このため、ヒメツリガネゴケではGalA経路でAsA生合成可能ではあるものの、この経路の破壊株ではAsA量は減少せず、むしろ増加するためAsAの主要な生合成経路ではないことが示され、ALaseはその酵素学的性質からDHAや最終前駆体ガラクトノラクトンなどを加水分解し、細胞内AsA量のネガティブレギュレーターとして機能することが新たに提唱された。今回の結果は、「陸上植物ではMan/Gal経路をAsA生合成の主要経路としている」という定説を強く支持しており、AsA生合成経路は少なくとも陸上植物以前にGalA経路からMan/Gal経路に主要経路を移した可能性が考えられる。

The pathway of AsA biosynthesis is the same as that of D-AsA pathway in algae, D-AsA pathway in vascular plants, and D-AsA/L-AsA pathway in vascular plants. The functions of this channel are predicted to be similar to those of the Man/Gal channel and the GalA channel. The expression of the constituent enzyme components of the channel and the conversion enzyme activities of key enzymes such as Alendronokitrana (ALase) and L-Gal Deborogona (L-GalDH), the increase in the amount of AsA due to the addition of precursors, and the very high functions of the Man/Gal channel and the GalA channel may be demonstrated. The result of this is that the land plant has not been determined by the purpose of the evaluation of the GalA circuit, and the ALase of the same function has been created. The ALase activity of these plants disappeared, and the ALase activity of the same species disappeared. The results show that the AsA content of the original plant and stem increased by 2 times. This increase is due to the following factors: 1) the increase in total AsA content is mostly due to acidified AsA(DHA); 2) the increase in total AsA content is due to the increase in DHA decomposition activity; 3) the increase in synthesis capacity of GalA pathway; 4) the increase in the synthesis capacity of GalA pathway. AsA biosynthesis is possible in the GalA pathway, and AsA production in the GalA pathway decreases and increases. AsA production in the GalA pathway increases and AsA production in the GalA pathway increases. Alase has enzymatic properties, such as DHA final precursor, hydrolysis, and intracellular AsA production. The result of this study is that "the main pathway of AsA biosynthesis in terrestrial plants is the main pathway of Man/Gal pathway."