高等植物チトクロムオキシダーゼおよびその遺伝子の構造と特性

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著者

    • 中川, 強 ナカガワ, ツヨシ

書誌事項

タイトル

高等植物チトクロムオキシダーゼおよびその遺伝子の構造と特性

著者名

中川, 強

著者別名

ナカガワ, ツヨシ

学位授与大学

名古屋大学

取得学位

農学博士

学位授与番号

甲第2172号

学位授与年月日

1989-03-25

注記・抄録

博士論文

現在cytochrome c oxidaseは 1)エネルギー生産に関わる酵素のひとつとして、 2)ミトコンドリア構築のモデルケースとして、 3)遺伝病や細胞質雄・性不稔現象などの原因物質として多くの研究者から注目をされている。筆者はcytochrome c oxidaseがミトコンドリアDNAにコードされるサブユニットと核DNAにコードされるサブユニットからなる膜タンパク質であること、即ち内膜の両側からタンパク質分子が会合するという生合成機構を持つことに注目して研究を進めてきた。まずサツマイモ塊根の辞素についてそのサブユニット構成とそれぞれの生合成部位,そして特徴について検討した。今まで報告されていたものに加え新たに3つのサブユニットが見いだされ(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳa、Ⅳb、V a、V b、V c、サブユニットⅣ、Ⅴがそれぞれ2種、3種のポ])ペプチドに分離できた)、ミトコンドリアで合成されるサブユニットはⅠ、Ⅱ、Ⅳa、Ⅳbで細胞質で合成されるサブユニットはⅢ (要再考)、V a、V b、V cであった。サブユニットⅠ、Ⅱ、(ⅣaとⅣb)がそれぞれ植物ミトコンドリアの遺伝子解析から同定されていたサブユニットⅠ、Ⅱ、Ⅲに相当していた。ミトコンドリアDNAにコードされているサブユニットについては、サブユニットⅡは分子量が大きな前駆体として合成されること、また他種植物との相同性が高いことが見いだされた。サブユニットⅣa、Ⅳbが互いに類似のポリぺブタイドでおのおのプロトンポンプの役割を果たすことが示された。核DNAにコードされているサブユニットについては、サブユニットV cが成熟型と同じ分子量の前駆体として合成されること、そのN末端部分にミトコンドリアヘの移行シグナルを持つことが見いだされた。その他のサブユニットについてはその生合成の部位以上には明かとなったことは少なく今後の課題として残されている。このような8種のポリペプチドからなるサブユニット構成は植物一般に当てはまると考えられたが、核DNAにコードされているサブユニットについて、植物の各器官でサブユニットV cに相当するサブユニットが入れかわっていたり、量比が異なっていることが見いだされた。またこのようにして形成されるイソ酵素はそれぞれ温度感受性が異なっており、核DNAにコードされているサブユニットの働きかけにより酵素の全体構造が微妙に変化し、それが温度感受性のような性質に影響を与えていることが示唆された。以上のことからcytochrome c oxidaseの核DNAにコードされているサブユニットの性質、動向に興味を抱きサツマイモサブユニットV cのクローニングヘと研究を進めた。これによりサブユニットV cの全一.次構造が明かとなりN末端部分の移行シグナルに連なる疎水性βシート構造がミトコンドリア内膜中で他のサブユニットになんらかの働きかけをしていることが示された。またミトコンドリア内への移行に膜ポテンシャルを要求することから他種生物の一般的なミトコンドリアタンパク質と同じ様な機構でミトコンドリアヘ移行することが明かとなった。しかしながらミトコンドリア内部へ移行してからの動向を追うまでには至っておらず今後に残された課題である。各器官で核DNAにコードされるサブユニットの量を変化させて酵素機能の調節を行っていると考えられるサツマイモについてサブユニットV c遺伝子がゲノム内で単一種として存在していることが見いだされた。また遺伝子上流域の解析を行ったところ転写開始点から判断してTATAボックスが存在しておらずこの遺伝子は一般的な転写調節械構とは少々異なった機構により各器官発現量が異なるように制御されているのではないかと考えられた。以上のようにサツマイモ塊根cytochrome c oxidaseサブユニットV cを中心にタンパク質およぴその遺伝子の構造と性質を明らかにすることを通じて、高等植物においてcytochrome c oxidaseの核DNA支配サブユニットがさまざまな挙動をすることにより酵素機能の微調節を行うということ、即ちミトコンドリアDNAにコードされるサブユニットで形成される活性部位に異なった種類あるいは異なった量のサブユニットを供給することにより核遺伝子がミトコンドリアの機能を制御していること、そしてそれはcytochrome c oxidaseがそのような制御機構を受け入れられるようなフレキシブルな酵素であるという構造状の特徴にもとずくということについて考察を行った。

名古屋大学博士学位論文 学位の種類 : 農学博士(課程) 学位授与年月日 : 平成1年3月25日

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各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    500000052173
  • NII著者ID(NRID)
    • 8000000052289
  • 本文言語コード
    • jpn
  • NDL書誌ID
    • 000000216487
  • データ提供元
    • 機関リポジトリ
    • NDL ONLINE
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