脂質合成の人工制御が解き明かす葉緑体の形成機構

植物の葉緑体は光合成を行う重要な細胞内小器官であり，種子の発芽後，未分化な色素体から分化することで形成される。葉緑体内部のチラコイド膜では，脂質二重層に埋め込まれたタンパク質‐色素複合体が光合成の初期反応を行う。葉緑体の分化には，脂質，タンパク質，色素が協調的に合成される必要があるが，その調節機構には未解明の点が多く残されている。本研究では，膜脂質合成が協調的な葉緑体分化の鍵であるという仮説のもと，葉緑体分化時の脂質の役割を解析している。暗所で芽生えた被子植物では，色素体が葉緑体の前駆体であるエチオプラストに分化し，光を受けてから葉緑体へと分化する。エチオプラスト内部にはプロラメラボディという格子状の膜構造があり，これが光照射後に扁平なチラコイド膜へと転換される。プロラメラボディとチラコイド膜の構造は大きく異なるが，脂質組成は似通っており，モノガラクトシルジアシルグリセロール（MGDG）とジガラクトシルジアシルグリセロール（DGDG）という2種類の糖脂質が膜脂質のそれぞれ50％と30％を占めている。これまでに，これらの糖脂質がエチオプラストのプロラメラボディ形成やそこに蓄積する色素の合成に重要であることを明らかにした。2018年度は，エチオプラストが葉緑体へ分化する過程における糖脂質の機能を明らかにすることを目指した。糖脂質の合成を抑制したシロイヌナズナの芽生えに光を照射したとき，エチオプラストから葉緑体への分化がどのような影響をうけるか，詳細に解析した。その結果，チラコイド膜形成の初期にはDGDG が，後期にはMGDG が重要であることが分かった。また，光照射後の光合成色素や光合成タンパク質の合成にも糖脂質が深く関わっていることを突き止めた。植物は，糖脂質が合成されている条件下でのみ色素や光合成タンパク質を合成して葉緑体を分化させるというしくみを有していると考えられる。

植物の葉緑体は光合成を行う重要な細胞内小器官であり，種子の発芽後，未分化な色素体から分化することで形成される。葉緑体内部のチラコイド膜では，脂質二重層に埋め込まれたタンパク質‐色素複合体が光合成の初期反応を行う。葉緑体の分化には，脂質，タンパク質，色素が協調的に合成される必要があるが，その調節機構には未解明の点が多く残されている。本研究では，膜脂質合成が協調的な葉緑体分化の鍵であるという仮説のもと，葉緑体分化時の脂質の役割を解析している。暗所で芽生えた被子植物では，色素体が葉緑体の前駆体であるエチオプラストに分化し，光を受けてから葉緑体へと分化する。エチオプラスト内部にはプロラメラボディという格子状の膜構造があり，これが光照射後に扁平なチラコイド膜へと転換される。プロラメラボディとチラコイド膜の構造は大きく異なるが，脂質組成は似通っており，モノガラクトシルジアシルグリセロール（MGDG）とジガラクトシルジアシルグリセロール（DGDG）という2種類の糖脂質が膜脂質のそれぞれ50％と30％を占めている。これまでに，これらの糖脂質がエチオプラストのプロラメラボディ形成やそこに蓄積する色素の合成に重要であることを明らかにした。2018年度は，エチオプラストが葉緑体へ分化する過程における糖脂質の機能を明らかにすることを目指した。糖脂質の合成を抑制したシロイヌナズナの芽生えに光を照射したとき，エチオプラストから葉緑体への分化がどのような影響をうけるか，詳細に解析した。その結果，チラコイド膜形成の初期にはDGDG が，後期にはMGDG が重要であることが分かった。また，光照射後の光合成色素や光合成タンパク質の合成にも糖脂質が深く関わっていることを突き止めた。植物は，糖脂質が合成されている条件下でのみ色素や光合成タンパク質を合成して葉緑体を分化させるというしくみを有していると考えられる。