ネムリユスリカの極限乾燥耐性に関わる新規ストレスタンパク質の機能解析

• Project/Area Number: 12J10847
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Applied biochemistry
• Research Institution: National Institute of Agrobiological Sciences
• Principal Investigator: 畑中 理恵 独立行政法人農業生物資源研究所, 昆虫機能研究開発ユニット, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥3,960,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2012: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: LEAタンパク質 / 乾燥耐性 / ネムリユスリカ / 抗凝集活性

Outline of Annual Research Achievements

本研究はネムリユスリカの極限乾燥耐性の分子機構解明を目指し、新規ストレスタンパク質「PvLEA」の網羅的な機能解析により極限乾燥耐性におけるPvLEAの生理・生化学および物理化学的役割を明らかにすることを目的とした。
本年度は、ネムリユスリカで見つかった全27個のPvLea遺伝子の乾燥・再水和過程における発現解析および細胞内局在の解析を行った。ネムリユスリカ幼虫が極限的な乾燥耐性を発揮するためには、48時間かけてゆっくりと乾燥する必要がある。乾燥48時間および再水和後のPvLea遺伝子の発現変動をより詳細に（6-8時間ごとに）解析したところ、発現パターンを4つのグループに分類することができた。共通点としては、すべてのPvLea遺伝子が乾燥開始8-12時間に発現ピークをもつことが挙げられる。グループ1と2は、乾燥初期（乾燥8-12時間）に発現ピークを持ち、かつ、乾燥後期（乾燥36時間）にも発現ピークを持つ。グループ1は、乾燥初期のピークの方が乾燥後期よりも高く、グループ2は、乾燥後期のピークの方が乾燥初期よりも高いという違いがある。グループ3は、乾燥過程で発現ピークを2つ示すのみならず、再水和過程で再度遺伝子発現が見られる。グループ4は、乾燥初期に発現ピークを示し、それ以降は遺伝子発現に変化が見られない。また、PvLea遺伝子の発現場所は、主に細胞質であることが観察されたが、一部は細胞膜や小胞体で多く発現しているものも観察された。ネムリユスリカにPvLea遺伝子が27個あるが、すべて同じ発現パターンを持つわけではなく、遺伝子発現のタイミング、発現量、そして発現場所や組み合わせが多岐に渡ることが示された。本研究成果は、ネムリユスリカの乾燥応答および、乾燥耐性関連遺伝子の発現制御機構の解明に際し、新たな知見をもたらした。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Diversity of the expression profiles of late embryogenesis abundant (LEA) protein encoding genes in the anhydrobiotic midge Polypedilum vanderplanki (2015)
  • Author(s): Rie Hatanaka, Oleg Gusev, Richard Cornette, Sachiko Shimura, Shingo Kikuta, Jun Okada, Takashi Okuda,Takahiro Kikawada
  • Journal Title: Planta Volume: - Issue: 2 Pages: 451-459
  • DOI: 10.1007/s00425-015-2284-6
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Biochemical and structural characterization of an endoplasmic reticulum-localized late embryogenesis abundant (LEA) protein from the liverwort Marchantia polymorpha (2014)
  • Author(s): Rie Hatanaka, Takao Furuki, Tempei Shimizu, Daisuke Takezawa, Takahiro Kikawada, Minoru Sakurai, Yasutake Sugawara
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: 454 Issue: 4 Pages: 588-593
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2014.10.130
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] An abundant LEA protein in the anhydrobiotic midge, PvLEA4, acts as a molecular shield by limiting growth of aggregating protein particles (2013)
  • Author(s): Rie Hatanaka, Yuka Hagiwara-Komoda, Takao Furuki, Yasushi Kanamori, Mika Fujita, Richard Cornette, Minoru Sakurai, Takashi Okuda, Takahiro Kikawada
  • Journal Title: Insect Biochemistry and Molecular Biology Volume: 43 Issue: 11 Pages: 1055-1067
  • DOI: 10.1016/j.ibmb.2013.08.004
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effects of Group 3 LEA protein model peptides on desiccation-induced protein aggregation (2012)
  • Author(s): Furuki T, Shimizu T, Chakrabortee S, Yamakawa K, Hatanaka R, Takahashi T, Kikawada T, Okuda T, Mihara H, Tunnacliffe A, Sakurai M
  • Journal Title: Biochimica et Biophysica Acta-Proteins & Proteomics Volume: 1824 Issue: 7 Pages: 891-897
  • DOI: 10.1016/j.bbapap.2012.04.013
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ネムリユスリカにおける乾燥応答性遺伝子Leaの発現解析 (2014)
  • Author(s): 畑中理恵・Gusev O・末次克行・Cornette R・奥田隆・黄川田隆洋
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2014-11-25
• [Presentation] LEA proteins-unusual proteins in unusual world of anhydrobiosis: methods and insights – Gene expressino profile of LEA protein in the anhydrobiotic midge Polypedilum vanderplanki (2014)
  • Author(s): Hatanaka R, Gusev O, Cornette R, Okada J, Okuda T, Kikawada T
  • Organizer: International seminar “LIFE OF GENOMES”
  • Place of Presentation: ロシア カザン大学
  • Year and Date: 2014-10-28
  • Invited
• [Presentation] ネムリユスリカLEAタンパク質のストレス耐性付与能力の検討 (2014)
  • Author(s): 畑中理恵・グセフ オレグ・コルネット リシャー・奥田隆・黄川田隆洋
  • Organizer: 第59回低温生物工学会
  • Place of Presentation: 九州大学
  • Year and Date: 2014-06-28
• [Presentation] Comprehensive characterization of LEA proteins in the anhydrobiotic midge Polypedilum vanderplanki (2014)
  • Author(s): Rie Hatanaka, Oleg Gusev, Yoshitaka Suetsugu, Richard Cornette, Jun Okada, Takashi Okuda, Takahiro Kikawada
  • Organizer: New Frontiers in Anhydrobiosis
  • Place of Presentation: Pornichet (France)
• [Presentation] ネムリユスリカLEAタンパク質は分子シールドとして乾燥によるタンパク質の凝集を抑制する (2013)
  • Author(s): 畑中理恵、黄川田隆洋
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド(神戸ポートピアホテル)
  • Year and Date: 2013-12-03
• [Presentation] 動的光散乱法によるネムリユスリカLEAタンパク質の抗凝集活性測定 (2013)
  • Author(s): 黄川田隆洋、畑中理恵
  • Organizer: 第58回低温生物工学会大会(セミナーおよび年会)
  • Place of Presentation: 関西大学100周年記念会館第1ホール
  • Year and Date: 2013-06-23
• [Presentation] ネムリユスリカLEAタンパク質のin silico解析 (2013)
  • Author(s): 畑中理恵、グセフ・オレグ、末次克行、コルネット・リシャー、黄川田隆洋
  • Organizer: 第14回極限環境生物学会年会
  • Place of Presentation: 明治大学生田キャンパス
• [Presentation] 極限乾燥耐性昆虫ネムリュスリカとLEAタンパク質 (2012)
  • Author(s): 畑中理恵
  • Organizer: 第57回低温生物工学会年会
  • Place of Presentation: つくば(つくば国際会議場)
  • Year and Date: 2012-06-01
• [Presentation] 極限乾燥耐性昆虫ネムリユスリカのLEAタンパク質によるSUMOプロテアーゼ阻害作用について (2012)
  • Author(s): 畑中理恵
  • Organizer: 第13回極限環境生物学会
  • Place of Presentation: 東京(日本大学文理学部)
• [Remarks] ResearchGate-Hatanaka Rie
  • URL: https://www.researchgate.net/profile/Rie_Hatanaka