C4植物の葉の表裏軸と裏面C4回路の光による誘導現象

点击翻译按钮获取中文摘要

C4光合成は葉肉細胞と維管束鞘細胞との機能分化の上に成立する。なかでも、それぞれの細胞での葉緑体機能が大きく分化している。これまでそれぞれの細胞を分取し、オルガネラを調製することで、そのタンパク質成分の違いが検討されてきた。細胞内では、転写、翻訳、の後、オルガネラにタンパク質が適切に輸送されることが必須であるが、この輸送機構について両細胞間の機能分化があるのかないのか、検討されてこなかった。我々はこれまでに、薄層化した葉の組織切片に対し、外部から電気ショックを与えることで、両細胞に一過的に遺伝子を導入する方法を開発してきた。この方法では、外部液に含まれる意図したDNAをそれぞれの細胞に導入することが可能となる。この検討の際に、それぞれの細胞の葉緑体に特化した輸送タンパク質（Bass2及びBass4）をマーカータンパク質として利用し、それぞれにGFPあるいはRFPを融合させたものを発現するよう、PCR産物を調製した。その上で、導入、可視化することに成功した。Bass2は葉肉細胞葉緑体に比較的強く局在したが、同時に導入されたBass4についてはそのような偏在は示されなかった。この結果は、Bass2タンパク質は、維管束鞘細胞の葉緑体に運搬されにくい性質を持っていることを示している。これはタンパク質輸送についても、細胞機能の分化が生じていることを示す初めての結果である。さらに今年度には、他のマーカータンパク質であるPPDKやNADP-MEについてもGFPあるいはRFP融合タンパク質として調製し、可視化することを試みた。この際、それぞれのトランジットペプチドのみを融合させることで可視化し、構造タンパク質部分の影響を排除するように工夫した。結果については繰り返しなど再現性の確認を要するが、トランジットペプチドのみで運搬の特異性を検証することができる結果を得た。