コケ植物で葉緑体分裂に関わるペプチドグリカンの構造とD-アミノ酸合成経路の解明

阐明苔藓植物叶绿体分裂涉及的肽聚糖结构和 D-氨基酸合成途径

• 批准号: 22K06284
• 负责人: 高野 博嘉
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Kumamoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K06284/
• 关键词: 葉緑体; ペプチドグリカン; D-アミノ酸

我々は細菌細胞壁に由来するペプチドグリカン（ＰＧ）がコケ植物の葉緑体を覆っており、葉緑体分裂に関わることを示してきた。ＰＧはD-アミノ酸(D-AA)を用いており、コケでもD-アラニル-D-アラニンを用いた代謝標識法によるＰＧ可視化に成功している。D-AAは、植物にとって役に立たない、あるいは有害な物質であると考えられてきたが、近年D-AAの生理機能が報告されてきている。本研究では、コケ植物の葉緑体分裂機構に関わる葉緑体型ＰＧに関し、以下の研究を進めた。(1) D-AAを含むＰＧの化学構造の決定。ヒメツリガネゴケの葉緑体ＰＧが細菌のＰＧ同様にD-Glu を用いているかについて、細菌ではＰＧのペプチド鎖の2番目のD-Gluを追加する酵素であるMurDの解析を進めた。ヒメツリガネゴケゲノム中に1個だけ存在する相同遺伝子(PpMurD)の遺伝子破壊実験を行なったところ、他のＰＧ合成酵素の遺伝子破壊ラインと同様に巨大葉緑体が出現した。このことは、このPpMurDが葉緑体ＰＧ合成に関与する、ただ一つのMurDであることを示唆している。(2)植物におけるD-AA合成経路の解明とその生理機能。本年度は、ＰＧのペプチド鎖の4、5番目に位置するD-アラニル-D-アラニンの合成に必要な、D-アラニン合成酵素の探索を進めた。細菌ではD-アラニンは主にL-アラニンの異性化酵素(AlaR)によって生産されるが、植物にはこれらの相同遺伝子は見いだされない。細菌クラミジアでセリンとグリシンの相互変換に関わるserine hydroxymethyltransferase(SHMT)および大腸菌でメチオニン合成に関わるcystathionine β-lyase(MetC)が副反応としてAlaR活性を持つこと知られている。これらのヒメツリガネゴケ遺伝子の探索を行い、クローニングと酵素活性の測定を進めている。

The origin of the bacterial cell wall is shown by the chloroplast division. PG is visualized successfully using metabolic labeling for D-AA. D-AA is a harmful substance in plants. In recent years, the physiological function of D-AA has been reported. This study is about chloroplast division mechanism in plants. (1)Determination of chemical structure of D-AA-containing PG. The enzyme D-Glu is added to the chloroplast PG of bacteria to further analyze the protein. The same gene (PpMurD) was found in one part of the genome, and the same gene (PpMurD) was found in another part of the genome, and the same gene (PpMurD) was found in the giant chloroplast. This is the first time that we've seen this. (2)The physiological function of D-AA synthesis pathway in plants. This year, we have made progress in the exploration of enzymes necessary for the synthesis of D-protein in the 4 and 5 positions of PG protein. Bacteria and plants are the same enzymes that produce D-protein and L-protein. Cystathionine β-lyase(MetC) is a key enzyme involved in the synthesis of AlaR in Escherichia coli and serine hydroxymethyltransferase(SHMT). The study of enzyme activity in the study of enzyme activity was carried out.

项目成果

PpARC6 activates an unknown protein that promotes FtsZ-ring remodeling at the division site in Physcomitrella patens.

PpARC6 激活一种未知蛋白质，促进小立碗藓分裂位点的 FtsZ 环重塑。

• 发表时间: 2022
• 作者: Do Thi Huong;高野 博嘉;藤田 知道
• 通讯作者: 藤田 知道

PpARC6 mediates FtsZ-ring remodeling at the division site of chloroplast in Physcomitrium patens

PpARC6 介导小立碗藓叶绿体分裂位点的 FtsZ 环重塑

• 发表时间: 2023
• 作者: Do Thi Huong;高野 博嘉;藤田 知道
• 通讯作者: 藤田 知道

機能阻害で葉緑体内に小胞様構造が出現するPpSLHの局在を決めているドメインの解析

分析决定 PpSLH 定位的结构域，由于功能抑制，叶绿体中出现囊泡样结构

• 发表时间: 2022
• 作者: 緒方玲香;武智克彰;高野博嘉
• 通讯作者: 高野博嘉

裸子植物ドイツトウヒからのペプチドグリカン合成系遺伝子群の単離と葉緑体分裂能の解析

裸子植物德国云杉肽聚糖合成基因的分离及叶绿体分裂能力分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 杉田弥生;武智克彰;高野博嘉
• 通讯作者: 高野博嘉

ヒメツリガネゴケのマルチドメインタンパク質PpSLHの各ドメインを用いた葉緑体内局在解析

使用苔藓立碗藓多结构域蛋白 PpSLH 的每个结构域进行叶绿体内定位分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 緒方玲香;武智克彰;高野博嘉
• 通讯作者: 高野博嘉