マグネシウムイオンに着目した葉緑体チラコイド構造の制御機構の解明

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植物の葉緑体はチラコイドと呼ばれる膜構造体を有しており、光合成の場として重要な役割をしている。チラコイドは光環境に応じてダイナミックに構造を変化させことが知られている。この構造変化には葉緑体内のマグネシウムイオンの変化が重要であると推測されているが、その決定的な証拠は得られていない。本研究は、光環境による葉緑体内部構造の制御機構をマグネシウムイオンに着目して研究する。本研究では、蛍光タンパク質MagFRETによる葉緑体内マグネシウムイオン濃度のin vivo測定系の確立を通して、葉緑体内におけるマグネシウムイオン恒常性の制御機構と、チラコイド構造変化に着目したその生理学的意義を実証する。今年度は、昨年度から引き続き本研究の要となるMagFRETによる葉緑体内マグネシウム濃度測定系の確立を目指した。シロイヌナズナから単離したプロトプラストを用いた一過的発現系を用いて、葉緑体移行型MagFRETの植物内発現・蓄積に最適なプロモーター及び葉緑体移行シグナル配列を探索した。その結果、植物シキミ酸経路で働く3-deoxy-D-ardbino-heptulosonate 7-phosphate synthase 1 (DHS1)のプロモーター及び葉緑体移行シグナルを融合したMagFRET形質転換プロトプラストでは、Cerulean/Citrine由来の青/黄色の蛍光シグナルが葉緑体ストロマ領域に観察された。本プロトプラスト由来のCitrine/ Cerulean蛍光比からストロマ内マグネシウム濃度が概算され、文献値と比較しても妥当な値となった。