タンパク質輸送系と液胞構造維持機構からみた二次代謝産物の蓄積機構の解明

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本研究は, タンパクの輸送系やオルガネラの形態形成という新しい視点からフラボノイドのを理解しようと試みている. タンパク質の小胞輸送と液胞の発生, およびフラボノイド蓄積の3者に異常を示すgfs9変異体の解析を中心として, 以下の研究を行った.1. GFS9タンパク質の機能解析. アライメント解析によって, GFS9タンパク質のN末端側には真核生物で高度に保存された領域が存在することが判明した. 次に, GFS9-GFPおよびGFP-GFS9を発現する植物体を作出しGFS9の細胞内局在を調べた. これらの融合タンパク質と様々な内膜系オルガネラを標識する蛍光マーカーを共発現させ, 共焦点レーザー顕微鏡(CLSM)で観察した. その結果, GFS9はゴルジ体に局在することがわかった. また, GFS9タンパク質の生化学的性質を調べるために, 細胞分画を行った結果, GFS9は可溶性画分とマイクロソーム画分に検出された. さらに膜結合性を調査し, GFS9は表在性の膜タンパク質であることがわかった.2. gfs9変異体の根の伸長領域の細胞内で見られた凝集体の特徴化. 内膜系オルガネラを可視化する蛍光マーカーをgfs9変異体に導入し, CLSMで観察した. その結果, 凝集体は肥大化したエンドソームおよび断片化した液胞で構成されていることが判明した. さらに同様の表現型が根毛や胚軸, 葉柄の細胞でも観察された.3. メンブレントラフィックとフラボノイド蓄積の両方に関与する新規変異体の単離, タンパク質の液胞輸送に異常を示す変異体プールから10系統の変異体を単離し, そのうち6系統を中心に原因遺伝子の同定を進めている. また, フラボノイドの蓄積に関与するメンブレントラフィックの候補因子を新たに2つ単離した. 現在これらの変異体を確立し, エンドソームや液胞を観察するためにマーカーを導入している最中である.