植物が眠るしくみ:タンパク質酸化システムによる光合成抑制機構の解明
【研究キーワード】
光合成 / 葉緑体 / レドックス制御 / チオレドキシン / タンパク質
【研究成果の概要】
還元・酸化を基盤としたタンパク質の機能制御系であるレドックス制御系は、植物の光合成の明・暗に応答したオン・オフ調節に重要な役割を果たしている。光合成の場である葉緑体がレドックス制御系を持つことは半世紀近く前から知られているものの、酸化側(オフ側)の制御を行うためのメカニズムはほとんど明らかになっていなかった。そのような背景の下、研究代表者は2018年にタンパク質酸化因子(チオレドキシンライク2;TrxL2)を同定した(PNAS 2018)。この発見を突破口と捉え、本研究では、タンパク質酸化システムの全容解明に挑戦し、光合成抑制の観点から「植物は夜どのように眠るのか」という問いに答えることを目指す。
2021年度は、(1)組換え体タンパク質を用いた生化学解析によって、葉緑体局在型の解糖系酵素ホスホフルクトキナーゼ(PFK)をレドックス制御の新規標的として同定し、またTrxL2に依存した酸化・活性化を受けることを明らかにした(Plant Cell Physiol. 2021)。(2)ゲノム編集によって作出したTrxL2の破壊株シロイヌナズナを用いて、TrxL2のin vivoにおける酸化標的を明らかにした。また、TrxL2を介したタンパク質酸化制御が光合成機能に与える影響を明らかにした(PNAS 2021)。これらによって、葉緑体レドックス制御系におけるタンパク質酸化のメカニズムに関する理解を深めることができた。
【研究代表者】
【研究種目】挑戦的研究(萌芽)
【研究期間】2020-07-30 - 2023-03-31
【配分額】6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)