葉緑体タンパク質分解が駆動する新たなフィードバック制御機構の解明

阐明叶绿体蛋白降解驱动的新反馈控制机制

• 批准号: 15J03092
• 负责人: 西村 健司
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J03092/
• 关键词: 葉緑体; プロテアーゼ; タンパク質ホメオスタシス; トランスポーター; シグナル伝達; シロイヌナズナ

本研究では、「核ゲノム由来の葉緑体タンパク質の分解産物(ペプチド)がシグナル分子として葉緑体外に放出され、核にある自身の遺伝子発現を制御する」という仮説を立て、１.　ペプチドを生成する葉緑体プロテアーゼ-基質の特定、２.　葉緑体から排出されるペプチドの検出、及び３.　ペプチドエクスポーターの同定を行った。まず１については、計画通り葉緑体チラコイド膜局在型FtsHプロテアーゼのシャペロン部位のGST融合タンパク質と単離チラコイド膜を用いて、試験管内で基質-酵素複合体の再構成を試みたが、標的単離には至らなかった。ただ、後述するようにFtsHが本研究で提唱するペプチドシグナル伝達経路に関わることが遺伝学的解析により示唆された。また２に関して、ペプチドの検出法を検討した結果、最終的に単離葉緑体内に残留するタンパク質分解産物をペプチド分離用TLC上で展開し、第一級アミンを蛍光色素により染色する方法を確立できた。今後は後述の変異体の葉緑体を用いてその蓄積を野生株と比較する。３についても、当初の予定通り３種類の葉緑体包膜ABCトランスポーターの１つがATP依存的なペプチド輸送活性を有することが共同研究により明らかとなった。またそのトランスポーター変異体のRNA-seq解析を共同研究により再度行ったところ、小規模な核遺伝子の発現変動が確認され、その多くは通常DNAメチル化により制御されるものであった。実際同変異体でメチル化状態の異常が観察され、同様の結果がFtsH変異体でも確認された。なお変動遺伝子の殆どは非葉緑体タンパク質をコードしていたことから、多くの場合分解産物は核にある自身以外の遺伝子の発現制御に関わると推察される。一方、残り２つのトランスポーターの変異体についてもRNA-seq解析により変動遺伝子を比較したところ、これら３つは各々独立の機能を有する可能性が示唆された。

This study is based on the following conclusions: 1. The molecular evolution of chloroplast from nuclear source and the control of its own molecular evolution from chloroplast to nucleus. Chloroplast production: matrix specific, 2. Chloroplast efflux is the most common form of chloroplast efflux. The same thing happened to me. In this paper, we try to use GST fusion protein in chloroplast membrane, and try to reconstruct matrix-enzyme complex in tube. This paper presents a new approach to the analysis of genetic information. 2. The method of detection and analysis was established for the determination of the residual protein in chloroplasts and for the determination of the primary protein in the chloroplasts by TLC. In the future, we will compare the chloroplasts of different species with those of wild species. 3. In the initial study, three kinds of chloroplast envelope ABC were identified. 1. ATP-dependent transport activity was studied together. The RNA-seq analysis of different DNA fragments was studied together. The results showed that the development of small and medium-sized DNA fragments was confirmed, and many of them were controlled by DNA fragments. In fact, the abnormal state of the same variant is detected, and the result of the same variant is confirmed by FtsH. In many cases, the decomposition products of chloroplasts are related to the development of genes other than themselves. A party, a party

项目成果

シロイヌナズナ葉緑体ABCトランスポーターの解析

拟南芥叶绿体 ABC 转运蛋白分析

• 发表时间: 2016
• 作者: 西村健司;加藤祐介;坂本亘
• 通讯作者: 坂本亘

シロイヌナズナ葉緑体包膜ABCトランスポーターの生理学的・生化学的解析

拟南芥叶绿体包膜ABC转运蛋白的生理生化分析

• 发表时间: 2017
• 作者: 西村健司;宮地孝明;石森元幸;高見常明;加藤裕介;坂本亘
• 通讯作者: 坂本亘

Kenji Nishimura - Google Scholar Citations

西村健二 - 谷歌学术引文

Nuclear transcriptome rewiring involving a peptide-exporting ABC transporter on chloroplast envelopes

涉及叶绿体包膜上肽输出 ABC 转运蛋白的核转录组重新布线

• 发表时间: 2017
• 作者: Kenji Nishimura;Motoyuki Ishimori;Takamasa Sekiya;Samuel Watson;Tsuneaki Takami;Takaaki Miyaji;and Wataru Sakamoto
• 通讯作者: and Wataru Sakamoto

シロイヌナズナ葉緑体ペプチドエクスポーターの解析

拟南芥叶绿体肽输出蛋白分析

• 发表时间: 2018
• 作者: Nishimura;K.;Apitz;J.;Friso;G.;Kim;J.;Ponnala;L.;Grimm;B.;van Wijk;K.J.;西村健司，関谷堂真，石森元幸，高見 常明，加藤裕介，宮地孝明，坂本亘
• 通讯作者: 西村健司，関谷堂真，石森元幸，高見 常明，加藤裕介，宮地孝明，坂本亘