細菌のクロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼを,遺伝子転換植物におけるミトコンドリアに標的とする

科学分野:

• 植物分子生物学 植物分子生物学
• ミトコンドリアのバイオゲネシス
• タンパク質ターゲティング

背景:

• ミトコンドリアタンパク質は,核遺伝子によってコードされ,N端前列で合成されます.
• 酵母と哺乳類におけるキメア遺伝子の研究では,ミトコンドリアの標的化におけるプレシーケンスの機能が示されています.
• オーガネルの標的化における植物ミトコンドリア前配列の役割は,ほとんど特徴づけられていなかった.

研究 の 目的:

• 植物ミトコンドリア前配列が酵母と哺乳類の細胞に類似して機能するかどうかを調査する.
• 植物ミトコンドリア前配列が外来タンパク質をミトコンドリアに誘導できるかどうかを判断する.

主な方法:

• ニコチアナ・プルンバギニフォリア (Nicotiana plumbaginifolia atp2-1) のプレシーケンスをバクテリアのクロラムフェニコルアセチルトランスフェラーゼ (CAT) のコード配列に融合させたキメア基因を組み立てました.
• チメア遺伝子をタバコのゲノムに導入し,トランス遺伝子植物を生み出した.
• トランスジェニック植物におけるCATタンパク質の細胞下部位を評価した.

主要な成果:

• ベータサブユニットの前駆体である90アミノ酸のN端セグメントは,CATタンパク質をミトコンドリアに標的化するのに十分でした.
• キメアタンパク質は,特異性植物におけるミトコンドリアに特異的に輸入された.
• 植物におけるミトコンドリアのプレシーケンスの媒介によるターゲティングの機能的保存が実証された.

結論:

• 植物ミトコンドリア前配列は,特定のオルガネルを標的とする能力を発揮します.
• ATP合成酵素βサブユニット前駆体のN端前列は,植物におけるミトコンドリアの輸入において重要な役割を果たします.
• この研究は,ミトコンドリアタンパク質がユカリオット全体に標的を定める保存されたメカニズムの証拠を提供します.