イネ澱粉生合成関連酵素の酵素間相互作用に着目した澱粉構造制御機構の解明

以大米淀粉生物合成相关酶的酶-酶相互作用为重点阐明淀粉结构控制机制

基本信息

批准号：
15J40176
负责人：
クロフツ尚子
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Akita Prefectural 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 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

澱粉構造の制御機構を明らかにすることを目的として、イネ澱粉生合成関連酵素のタンパク質相互作用を介して形成される酵素複合体の構成と、その活性や産物の構造を明らかにした。前年度までに行った研究から、野生型のジャポニカ米では、多くの澱粉生合成関連酵素が複数の組み合わせの酵素複合体を形成することが明らかになっている。酵素複合体の主要な構成成分が欠損しユニークな澱粉構造を示すイネ変異体を用いて、特定の酵素が欠損すると澱粉生合成関連酵素の相互作用がどのように変化するかを明確にした。澱粉生合成関連酵素複合体の主要な成分であるStarch synthase I (SSI), Branching enzyme IIb (BEIIb)を欠損したイネ変異体が、どのような酵素複合体を形成しているか明らかにするため、SSIを欠損したイネ変異体およびBEIIbを欠損したイネ変異体の登熟種子から可溶性タンパク質を抽出し、免疫沈降法およびゲル濾過法を行い、SSIおよびBEIIbが欠損した場合の酵素複合体の構成成分と酵素複合体の分子量を明らかにした。その結果、SSIが欠損すると700kDa以上の高分子量に溶出する澱粉生合成関連酵素（SSIIa, SSIVb, BEI, BEIIb, PULなど）の割合が増した。BEIIbの活性が無いイネ変異体の酵素複合体を分析したところ、 BEIIbタンパク質の有無に関わらず、野生型では300kDa以下に存在するBEIIaが200kDa以上の幅広い分子量に溶出することが明らかになった。一方、不活性型のBEIIbはSSI, SSIIa, BEIと共にその大部分が700KDa以上に溶出したことから、澱粉生合成関連酵素の酵素間相互作用は、欠損する酵素の種類や変異の部位によって異なることが明らかになった。

为了阐明控制淀粉结构的机制，我们阐明了通过稻淀粉生物合成相关酶及其活性和产物结构形成的酶复合物的结构。直到上一年进行的研究表明，许多与淀粉生物合成相关的酶在野生型Japonica水稻中形成了多种酶复合物的组合。具有独特的淀粉结构的水稻突变体，使用酶复合物的主要成分有缺陷，以阐明当特定酶不足时，淀粉生物合成相关的酶相互作用如何变化。 To clarify what enzyme complexes form the rice mutants that lacked Starch synthase I (SSI), Branching enzyme IIb (BEIIb), the main components of starch biosynthesis-related enzyme complexes, soluble proteins were extracted from the mature seeds of rice mutants that lacked SSI and BEIIb, and immunoprecipitation and gel filtration were performed to clarify the在SSI和BEIIB缺乏的情况下，酶复合物的成分和酶复合物的分子量。结果，当SSI缺乏时，淀粉生物合成相关酶（SSIIA，SSIIA，BEI，BEIIB，PUL等）的比例将高于700 kDa或更高的高分子量。对没有BeIIB活性的水稻突变体的酶复合物的分析表明，在野生型中，贝伊亚（Beiia）位于300 kDa以下，在200 kDa或更多的分子量中洗脱了，无论是否存在BeiIB蛋白。另一方面，与SSI，SSIIA和BEI一起洗脱了700 kDa，大部分被洗脱至700 kDa，因此发现淀粉生物合成酶相关的酶相关酶相关的酶 - 酶相互作用在与enzeme类型的类型上不同，该酶的类型差异很大。

项目成果

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Amylopectin biosynthetic enzymes from developing rice seed form enzymatically active protein complexes.

DOI：
10.1093/jxb/erv212
发表时间：
2015-08
期刊：
Journal of experimental botany
影响因子：
6.9
作者：
Crofts N;Abe N;Oitome NF;Matsushima R;Hayashi M;Tetlow IJ;Emes MJ;Nakamura Y;Fujita N
通讯作者：
Fujita N

Screening method for novel rice starch mutant lines introduced gene encoding starch synthase IIa (SSIIa) and granule-bound starch synthase I (GBSSI) genes from indica cultivar into branching enzyme IIb (BEIIb)-deficient mutant line.

新型水稻淀粉突变株系的筛选方法将籼稻品种中编码淀粉合酶IIa（SSIIa）和颗粒结合淀粉合酶I（GBSSI）基因的基因引入分支酶IIb（BEIIb）缺陷型突变株系中。