酸化ストレスと小胞体-オルガネラ維持の分子機構

• Project/Area Number: 17051006
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 山田 真紀 東京大学, 分子細胞生物学研究所, 講師 (10332595)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥6,000,000 (Direct Cost: ¥6,000,000); Fiscal Year 2006: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2005: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000)
• Keywords: オルガネラ / 小胞体 / ストレス応答 / 環境応答 / プログラム細胞死 / 酸化ストレス / 活性酸素 / 細胞死

Research Abstract

本研究では植物の酸化ストレス応答機構として、小胞体タンパク質BI-1によるオルガネラの維持機構を明らかにすることを目的として研究をおこなった。
植物は種々の環境ストレスに適応して生育しており、そのために細胞の生死を柔軟に制御する機構を有している。BI-1は酸化ストレス誘導性細胞死の抑制因子として単離された小胞体タンパク質である。本研究では、小胞体のストレス耐性因子BI-1の細胞死抑制機構をその相互作用因子を単離、解析することにより解明することを目指した。これまでにBI-1に相互作用する因子としてはカルモジュリンとチトクロムb5が単離されている。このうち、本年度はチトクロムb5とBI-1の相互作用について詳細な解析を行った。すなわち、本因子は酵母を用いたtwo-hybrid法により単離された因子であるが、これらの相互作用が実際に植物細胞内で起きているかを、BiFC法やFRETの手法を用いることにより証明した。BI-1タンパク質は膜局在性であるために可溶化が難しく、これまで抗体の作成や、タグを用いたタンパク質検出法による相互作用解析が困難であった。そこで、蛍光タンパク質を用いたバイオイメージング法による相互作用解析の手法を取り入れたものである。BiFC法により、全長のBI-1と小胞体局在性のチトクロムb5の可溶性領域が植物細胞(タバコ)でも相互作用することを明らかにした。また、さらにFRET法を用いることにより、全長のBI-1と全長のチトクロムb5が相互作用できることを明らかにした。

Research Products

• [Journal Article] Arabidopsis thaliana nicotinate/nicotinamide mononucleotide adenyltransferase (AtNMNAT) is required for the growth of pollen tube (2007)
  • Author(s): Hashida et al.
  • Journal Title: Plant J. 49 Pages: 694-703
• [Journal Article] Cell death suppressor, Arabidopsis BI-1, is associated with calmodulin-binding and ion homeostasis (2007)
  • Author(s): Ihara-Ohori et al.
  • Journal Title: Plant Phys. 143 Pages: 650-660
• [Journal Article] Mitochondrial fission regulator, DRP3B does not regulate cell death in plant (2006)
  • Author(s): Yoshinaga et al.
  • Journal Title: Ann. Bot. 97 Pages: 1145-1149
• [Journal Article] Evaluation of metabolic alteration in transgenic rice overexpressing dihydroflavonol-4-reductase (2006)
  • Author(s): Takahashi et al.
  • Journal Title: Ann. Bot. 98 Pages: 819-825
• [Journal Article] APETALA2, a plant floral homeotic gene, is regulated by Arabidopsis thaliana ethylene-responsive element binding protein in Arabidopsis plant (2006)
  • Author(s): Ogawa et al.
  • Journal Title: Ann. Bot. 99 Pages: 239-244
• [Journal Article] Chloroplast NAD kinase is essential for energy transduction through xanthophyll cycle in photosynthesis (2006)
  • Author(s): Takahashi et al.
  • Journal Title: Plant Cell Phys 47 Pages: 2678-2683
• [Journal Article] Mitochondrial fission regulator, DRP3B does not regulate cell death in plant. (2006)
  • Author(s): Yoshinaga et al.
  • Journal Title: Annals of Botany 印刷中
• [Journal Article] Enhanced difydroflavonol-4-reductase activity and NAD homeostasis leading to cell death tolerance in transgenic rice. (2005)
  • Author(s): Hayashi et al.
  • Journal Title: Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 102 Pages: 7020-7025
• [Journal Article] A novel Arabidopsis gene causes Bax-like lethality in Saccharomyces cerevisiae. (2005)
  • Author(s): Kawai-Yamada et al.
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry 280 Pages: 39468-39473
• [Journal Article] Mitochondrial behavior in the early stages of ROS stress leading to cell death in Arabidopsis thaliana. (2005)
  • Author(s): Yoshinaga et al.
  • Journal Title: Annals of Botany 96 Pages: 337-342
• [Journal Article] Mammalian Bax initiates plant cell death through organelle destruction. (2005)
  • Author(s): Yoshinaga et al.
  • Journal Title: Plant Cell Reports 24 Pages: 408-417
• [Journal Article] Functional analysis of Arabidopsis thaliana ethylene-responsive element binding protein, AtEBP, conferring resistance to Bax- and abiotic stress-induced plant cell death. (2000)
  • Author(s): Ogawa et al.
  • Journal Title: Plant Physiology 138 Pages: 1436-1445
• [Patent(Industrial Property Rights)] AtBI-1を用いた雄性不稔植物の製造方法 (2005)
  • Inventor(s): 鳥山 欽也, 川邊 隆大, 内宮 博文, 山田 真紀
  • Industrial Property Rights Holder: 国立大学法人東北大学
  • Industrial Property Number: 2005-174312
  • Filing Date: 2005-06-14