Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

クロロフィル / Mg-キラターゼ / 葉緑体 / Genome-uncoupled / 遺伝子 / Genome uncoupled / genomu uncoupled / プラスチド / プラスチドシグナル / ポルフィリン / genome uncoupled / 組換えタンパク質

Mg-キラターゼはクロロフィル合成の第1段階を触媒する酵素で、CHLI,CHLD,CHLHの3つのサブユニットから構成される。植物において、核コードの光合成遺伝子は葉緑体の機能とリンクしていることが知られている。しかし葉緑体機能が失われても、核コードの葉緑体遺伝子の発現が抑制されないgun(genome uncoupled)変異体が見出され、その原因遺伝子の多くがCHLHのミスセンス変異であることが明らかとなってきた。従って、Mg-キラターゼはクロロフィル合成系の酵素としてだけでなく、葉緑体から核への情報伝達(レトログレードシグナル)にも関与することが明らかとなってきた。本研究では、Mg-キラターゼ活性の再構成系を構築し、解析を行った。その結果、gun表現型はMg-キラターゼ活性の低下が主要な原因と考えられた。現在のところ、Mg-キラターゼ活性の低下がなぜCHLHタンパク質の蓄積を引き起こすのか、その原因は明らかではない。今後、Mg-キラターゼ複合体の機能や存在状態を含めた解析が重要になると考えられる。

光合成 / クロロフィル / 酸性環境 / マグネシウム / 亜鉛 / 金属配位酵素 / 好酸性細菌 / Acidiphilium / バクテリオクロロフィル / Mg-キラターゼ / Acidiphilium rubrum / 液体クロマトグラフィー

最近,Znを含むバクテリオクロロフィル(Zn-Bchl)を主要な光合成色素として産生する好気好酸性光合成細菌Acidiphilium rubrumが発見された。A.rubrumは培養液の酸性度に応じてZn-Bchlの割合を増加させることから、光合成の酸性環境への適応のために、酸に安定なZn-Bchlを産生していることを見出した。またA.rubrumにおけるZn-Bchlの生合成系について、A.rubrumよりポルフィリン環へのMg^<2+>の配位を触媒するMg-キラターゼの相同遺伝子(bchl,H,D)を単離し、その金属特異性について解析を行った。その結果,A.rubrumのゲノム上にも,Rhodobacterと似た構造の光合成遺伝子クラスターが存在し,このクラスター上に1セットのI,D,Hサブユニットに相同な遺伝子が存在することを明らかにした。これらの遺伝子はRba.capsulatusのbchI,bchD,bchHの各挿入変異株を全て相補することが出来,さらに得られた相補株ではBchl aのみを蓄積していた。また,A.rubrum細胞中に蓄積しているポルフィリン中間体を調べたところ,Mg-プロトポルフィリンIX(Proto)モノメチルエステル(ME)の蓄積は認められたが,Zn-ProtoおよびZn-Proto MEは全く検出出来なかった。以上のことから,A.rubrumではMg-ケラターゼがProtoにMgを配位後,Znに置換することでZn-Bchlを合成していることを明らかにした。さらに、A.rubrum細胞中にはMg-Proto MEからMgが脱離したと考えられるProto MEが多量に蓄積していた。従って,A.rubrumではMg-Proto MEからMgが脱離後,これにZnが配位することで,Zn-Bchlが合成されることが推察される。