京産大,光合成制御タンパク質の機能を再評価

京都産業大学は,光合成機能調節に関与すると考えられるCBSXタンパク質の機能を再評価した(ニュースリリース)。

植物は太陽光のエネルギーを用いて,空気中の二酸化炭素を有機物に固定する光合成を行なう。光合成の反応は複雑であり,昼と夜でその反応は厳密に制御されている。植物には,昼夜での光合成代謝反応の切替えを担うチオレドキシンと呼ばれるタンパク質が存在しており,光合成の反応を制御している。

光合成を行なう植物の葉緑体では,数多くの種類のチオレドキシン(Trx)が存在しているが,それらがどのように標的のタンパク質を見分け,その機能を制御しているか,明らかになっていない。

これまでに光合成機能調節因子チオレドキシンを制御する因子の候補がいくつか見つかっており,そのひとつにcystathionine β-synthase X(CBSX)がある。しかし,CBSXはチオレドキシン機能を制御することが提唱されているものの,その具体的な制御の実体は明らかとなっていなかった。

研究グループは,ターゼ(SBPase)に加えて,チオレドキシンの主要な標的タンパク質であるNADP-リンゴ酸デヒドロロゲナーゼ(NADP-MDH)について,Trxがこれらの酵素を活性化する際に,CBSXがチオレドキシンの制御を行なうかを調べた。

試験管内(in vitro)での実験では,これら3つの酵素のチオレドキシンによる制御に,CBSXは関与していなかった。さらに,生体内(in vivo)でのCBSXの機能を調べるため,シロイヌナズナCBSX欠失株を用いて解析を行なったところ,CBSX欠失変異株の植物体は野生株とほぼ同じ表現型だった。

また,CBSXがチオレドキシンの機能制御に関わっているとすれば,CBSX欠失株ではチオレドキシンが制御するFBPase,SBPase,NADP-MDHの活性調節に異常が生じる。しかしながら,CBSX欠失変異体において,FBPase,SBPase,NADP-MDHは野生型と同様に光による活性化を正常に受けていることが明らかとなった。

今回の研究から,チオレドキシンの機能を制御することが予想されるCBSXタンパク質は,チオレドキシンによるFBPase,SBPase,NADP-MDHの活性化制御とは,少なくとも関係ないことが分かった。今後,チオレドキシンの制御する数多い経路のうち,CBSXタンパク質がどの経路に関与するのかの解明が必要だとしている。

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