葉緑体表層膜で機能する細菌由来の膜安定化機構と物質透過機構の解明と応用

叶绿体表面膜的细菌膜稳定和物质渗透机制的阐明和应用

基本信息

批准号：
18H02117
负责人：
児島征司
金额：
$ 11.32万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-01 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18H02117/
关键词：
葉緑体藍藻外膜ペプチドグリカン進化チャネル表層膜

项目摘要

原始的葉緑体表層の機能・構造は系統的に全く異なる細菌由来の分子機構が共存して成り立っていると示唆されている。本年度は藍藻及び葉緑体の表層膜安定化機構の分子基盤解明を目的とした。①藍藻Synechocystis sp. PCC 6803のペプチドグリカン(PG)結合型外膜タンパク質Slr1841, Slr0042, Slr1908それぞれを発現抑制すると、Slr1841の発現抑制時に顕著な生育抑制と細胞形態の異常が起こった。Slr1841はPG結合糖鎖に接着するSLHドメインを持つため、本表現型はPG結合糖鎖とSLHドメインとの接着作用の欠失によると推察した。そこでPG結合糖鎖の生合成に関与すると予想されていたSlr0688の発現を抑制すると、Slr1841抑制細胞と同様の表現型を示した。このことから、表層膜安定化の分子的基盤はSlr1841のSLHドメインとPG結合糖鎖との接着作用であることが示唆された。②藍藻の表層膜安定化機構の比較対象として、Cyanophora paradoxa の葉緑体（Cyanelle）の解析も並行して行った。CyanelleにはSlr1841およびPG結合糖鎖のいずれも存在しないが、その替わりにPG結合型ポリアミンが表層膜の安定化に寄与する。PG結合型ポリアミンをノルスペルミジン処理により欠失させたあと、PG結合性外膜蛋白質であるCppS/FのPG結合量を解析した。その結果、処理後にCppS/Fの結合量が顕著に低下していることがわかった。このことから、PG結合型ポリアミンがCppS/FのPGとの相互作用に直接関与することが示唆された。本年度の研究により、藍藻及び葉緑体で機能する表層膜安定化機構の分子基盤をより詳細に理解、当初の予想通り藍藻から葉緑体への進化過程で表層膜の構造・機能に極めて大きな変化があったことがより確実に裏付けられた。

建议原始叶绿体表面的功能和结构系统地由完全不同的分子机制组成。今年，目的是阐明蓝细菌和叶绿体中表面膜稳定的稳定机制的分子基础。 ①当肽聚糖（PG）结合的外膜蛋白SLR1841，SLR0042和SLR1908的表达是Synechocystis sp。 PCC 6803被抑制，SLR1841的表达引起了显着的生长抑制和细胞形态异常。由于SLR1841具有粘附在PG结合聚糖的SLH域，因此假定该表型是由于删除了PG结合Glycan和SLH域之间的粘附。因此，抑制SLR0688的表达，该SLR0688被预期参与PG结合聚糖的生物合成，显示出与SLR1841抑制细胞相似的表型。这表明稳定表面膜的分子基础是SLR1841和PG连接糖链的SLH结构域的粘附效应。 2）作为稳定氰基悖论表面膜的机制的比较，我们还对氰基叶绿体（Cyanelle）进行了平行分析。尽管Cyanelle中都不存在SLR1841和PG连接糖链，但PG连接的多胺有助于表面膜的稳定。通过Norspermidine处理删除PG结合的多胺，分析了CPPS/F的PG结合含量（一种PG结合的外膜蛋白）。结果，发现治疗后CPPS/F结合的量显着降低。这表明，PG结合的多胺直接参与CPPS/F与PG的相互作用。今年的研究使我们对在蓝绿色藻类和叶绿体中发挥作用的表面膜稳定机制的分子基础有了更详细的了解，并且更可靠地证实，正如原本预期的那样，在蓝绿色藻类到氯蛋白藻类的进化过程中，表面膜的结构和功能发生了极大的变化。