カンキツおよびカラタチの光化学系1ザブユニットの構造

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要約

光合成の光エネルギー変換にともなう電子伝達に関与する成分のうち、光化学系1を構成している9種類のタンパク成分のN-末端アミノ酸配列を明らかにした。そのうち、PSI-DとPSI-Eサブユニットに対応する遺伝子のcDNAクローンの構造を解析し、カンキツとカラタチではPSI-Dが2種類、PSI-Eは1種類存在することが明らかとなった。

  • 担当:四国農業試験場・作物開発部・果樹栽培研究室
  • 連絡先:0887-62-0800
  • 部会名:生物工学
  • 専門:生物工学
  • 対象:果樹
  • 分類:研究

背景・ねらい

光合成で利用 されるエネルギーは葉緑体において光エネルギーから変換され生じるが、この過程には多数のタンパクや色素成分が関与している。そのなかで光化学系1と呼ば れる成分に含まれるタンパクサブユニットのうち、PSI-DとPSI-Eと呼ばれる2つのタンパクサブユニットは、電子伝達成分は持たないものの光エネル ギー変換過程に間接的な影響を及ぼし、光合成の効率を左右することが微生物を使った研究で示されている。しかし高等植物での役割については未解明であり、 光合成能力の改善の可能性を探るためにも詳細な解析が求められている。

成果の内容・特徴

  • カンキツの成葉から葉緑体チラコイド膜を単離し、光化学系1を構成するタンパクサブユニットのうち、9種類のものについてN‐末端アミノ酸配列を決定した(図1)。各サブユニットの配列は、これまでに報告された他の高等植物の配列と良く一致した。PSI-Dサブユニットについては2種類の配列が得られた。PSI-Eについては1種類のみであった。
  • 2種のカンキツ(ネーブルオレンジ、ポンカン)および近縁のカラタチの成葉cDNAライブラリから、PSI-DとPSI-Eサブユニットの遺伝子であるpsaD とpsaE のcDNAクローンを単離して全塩基配列を決定した。3種類のいずれからも、psaD についてはタンパク同様2種類のcDNAが見出され、それぞれpsaDa、psaDb と命名した。psaEについてはいずれも1種類のみであった。
  • cDNAクローンの塩基配列から予想されるアミノ酸配列は、ネーブルオレンジとポンカンではpsaDa、psaDb、psaE すべてで完全に一致したが、カラタチでは数残基が異なっていた(図2)。各サブユニットのN‐末端アミノ酸配列に完全に一致する配列が予想アミノ酸配列中に見出され、これより各翻訳産物中での切断部位を推定した。

成果の活用面・留意点

  • 光合成の光エネルギー変換機構の解明に活用できる。

具体的データ

図1 カンキツの光化学系1を構成するサブユニットタンパクのN-末端アミノ酸配列

図2 cDNAクローンpsaDa、psaDbおよびPsaEの塩基配列から予想される蛋白のアミノ酸配列の比較

その他

  • 研究課題名:光エネルギー変換にともなう電子伝達系の効率を制御する因子の機能解析
  • 予算区分:総合研究(バイテク植物育種)
  • 研究期間:平成8年度(平成6年～8年)
  • 研究担当者:清水徳朗
  • 発表論文等:カンキツとその近縁種の光化学系1サブユニット遺伝子、清水・高橋・檜山
                      日本植物生理学会、平成8年度大会発表、他