Fe2+/Fe3+カップルの酸化還元制御におけるアスコルビン酸および2つの新規フェロキシダーゼの役割

以下もISINIPの講演要旨の翻訳である。フランスのモンペリエのグループは、発芽過程に注目して、そこでのアスコルビン酸と鉄代謝の関係について論じている。これまで注目してこなかった部位で、ユニークな着眼点だと思う。
　　

Fe2+/Fe3+カップルの酸化還元制御におけるアスコルビン酸および2つの新規フェロキシダーゼの役割

Alexis Brun, Minh Hoang, Diego Almeida, Marija Smokvarska, Sandrine Chay, Carine Alcon, Claire Corratge-Faillie, Catherine Curie, Stephane Mari.
IPSIM, Univ Montpellier, CNRS, INRAE, Montpellier SupAgro, Montpellier, France.

鉄のホメオスタシスの中心は、鉄2+と鉄3+のバランスの調節である。この酸化還元バランスは、膜を介した輸送、特定のリガンドとの複合化、タンパク質の補欠基への取り込み、貯蔵、再固定化など、多くのプロセスを制御している。FRO ファミリーの確立された第二鉄還元酵素の他に、アスコルビン酸も鉄の還元と膜貫通輸送を制御できることを明らかにした。胚の鉄は VIT1 によって Fe2+ として液胞に取り込まれ、乾燥種子では Fe3+- フィチン酸複合体として貯蔵され、フィチン酸加水分解と鉄還元によって NRAMP3 と NRAMP4 の基質である Fe2+ に再転移するので、発芽は鉄酸化還元現象の解析に理想的な場 所であると言える。我々は最近、MATEトランスポーターAtDTX25がアスコルビン酸の液胞トランスポーターであることを明らかにした。AtDTX25 は発芽時に高発現し、ノックアウト苗は鉄欠乏に敏感である。変異体ではアスコルビン酸が少なく、単離された液胞に含まれる鉄の量が多かった。さらに、Fe イメージングにより AtDTX25 ノックアウト苗は液胞から Fe を回収できないことが確認され、AtDTX25 によるアスコルビン酸輸送の欠如が液胞からの Fe 再固定化を阻害していることが示唆された。これらのデータから、生長初期には、液胞輸送体 AtDTX25 によって駆動されるアスコルビン酸依存的な還元ステップが鉄の再固定化に必要であることが示唆された。鉄輸送の過程で広く記録されている第二鉄の還元とは対照的に、植物では第二鉄の酸化はあまり注目されていない。このパートでは、Saccharomyces cerevisiae のフェロキシダーゼ Fet3 と高い同一性を持つ MultiCopper Oxidase ファミリーの2つのメンバー（MCO1 および MCO3）の分子特性解析に焦点をあてた。MCO1 と MCO3 を異種発現させると、酵母 fet3fet4 変異体の増殖と、フェロキシダーゼの酵素的特徴である Fe2+ 依存性酸素消費量から測定したフェロキシダーゼ活性の両方が回復することを確認した。植物体では、MCO1およびMCO3の発現は培地中の鉄濃度の増加によって誘導され、両遺伝子は主に葉肉細胞で発現していることが判明した。MCO1およびMXO3タンパク質は、アポプラストに存在することが示された。単離された異なる T-DNA 挿入系統（mco1-1, mco1-2, mco3-1）は、試験した条件下で巨視的な表現型や鉄含有量に有意差は見られなかったが、 Perls/DAB 手順による鉄組織化学染色により、3 つの変異遺伝子型の葉肉細胞が、葉緑体に鉄リッチ構造として細胞内に過剰蓄積していることが明らかと なった。MCO1およびMCO3は、メソフィル細胞のアポプラストに局在する機能的なフェロキシダーゼをコードしており、細胞内への鉄輸送の制御に関与していることが明らかになった。これはおそらく、Fe2+/Fe3+バランスをFe3+側にシフトさせ、細胞膜を通過しやすい形態であるFe2+の蓄積を制限しているのだろう。