各種植物のグルタミン合成酵素アイソザイムに対するグルホシネートの影響

概要

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グルホシネートは,窒素同化酸素であるグルタミン合成酸素(GS)を特異的に阻害することが知られている。また,グルタミン合成酸素には植物の細菌内分布の違う2種類のアイソザイムが存在すること,およびそれらの活性の比率は,植物種により違うことが知られている。本報では,C_3植物のキュウリ,イネおよびC_4植物のトウモロコシ,タイヌビエを使用し,アイソザイムの分離,およびアイソザイムに対するグルホシネートの影響について検討した。供試植物の茎葉部と根部からグルタミン合成酸素を抽出し,イオン交換カラムクロマトグラフィーによってアイソザイムの分離を行った。茎葉部由来のグルタミン合成酸素は,すべての供試植物で2つのアイソザイムに分離された(Fig.1)。それらの活性ピークの高さを植物種間で比較すると,本実験で使用したC_3植物では2番目のピーク(GS_2)のほうが、最初のピーク(GS_1)よりも高いことが示された。しかし,C_4植物ではGS_2はGS_1とほぼ同程度,もしくはそれ以下であることが示され,植物種間でアイソザイムの比率が異なることが示された。GS_1は細胞質に,GS_2は葉緑体に局在すると言われているものに相当する。一方,根部由来のグルタミン合成酸素には1つのピーク(GS_r)しか測定されなかった(Fig.1)。GS_rは,細胞質に局在すると言われているものに相当すると思われる。またGS_1とGS_rとは,全ての植物種においてほぼ同じKCl溶出濃度を示した(Table 1)。グルタミン合成酸素アイソザイムの至適pH,至適温度について検討を行ったところ,植物種やアイソザイムの種類により若干異なることが示された(Table 1)。また,これらのアイソザイムに対するグルホシネートの影響を検討したところ,全ての植物種でグルホシネートの濃度の増加により,酸素活性の低下が示された(Fig.2)。次に,それぞれのアイソザイムに対するグルホシネートのI_<50>値を求めたところ,全ての植物種でGS_2の方がGS_1よりも低い値を示した(Table 2)。そしてGS_1とGS_rとを比較するとほぼ同じI_<50>値が得られた。
1992-12-24

各種植物のグルタミン合成酵素アイソザイムに対するグルホシネートの影響

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