効率的な光合成のための葉緑体遷移金属の制御

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Trends Plant Sci..2020 Aug;25(8):817-828. S1360-1385(20)30084-4. doi: 10.1016/j.tplants.2020.03.003.Epub 2020-04-03.

効率的な光合成のための葉緑体遷移金属の制御

Chloroplast Transition Metal Regulation for Efficient Photosynthesis.

Sidsel Birkelund Schmidt
Marion Eisenhut
Anja Schneider

PMID: 32673582 DOI: 10.1016/j.tplants.2020.03.003.

抄録

植物が光合成を行い、そのライフサイクルを全うするためには、太陽光、水、CO、必須栄養素が必要です。光合成装置は葉緑体にあり、基本的には触媒や補酵素として遷移金属に依存しています。そのため、葉緑体には特に鉄（Fe）、マンガン（Mn）、銅（Cu）が豊富に含まれています。これらの金属は酸化還元特性のため、細胞内でのバランスを慎重にとる必要があります。しかし、葉緑体における遷移金属のホメオスタシスの制御については、あまり理解されていませんでした。アラビドプシスのゲノム情報や膜タンパク質のデータベースが利用できるようになったことで、葉緑体の金属輸送体を検索するためのカタログが充実し、遷移金属制御の研究が大幅に進展した。本レビューでは、高等植物における葉緑体遷移金属の必要条件と効率的な光合成に関与するトランスポーターの最新の概要を提供します。

Plants require sunlight, water, CO, and essential nutrients to drive photosynthesis and fulfill their life cycle. The photosynthetic apparatus resides in chloroplasts and fundamentally relies on transition metals as catalysts and cofactors. Accordingly, chloroplasts are particularly rich in iron (Fe), manganese (Mn), and copper (Cu). Owing to their redox properties, those metals need to be carefully balanced within the cell. However, the regulation of transition metal homeostasis in chloroplasts is poorly understood. With the availability of the arabidopsis genome information and membrane protein databases, a wider catalogue for searching chloroplast metal transporters has considerably advanced the study of transition metal regulation. This review provides an updated overview of the chloroplast transition metal requirements and the transporters involved for efficient photosynthesis in higher plants.