エリシター誘導性プログラム細胞死におけるミトコンドリア・液胞の機能解析

• Project/Area Number: 17051027
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Tokyo University of Science
• Principal Investigator: 朽津 和幸 東京理科大学, 理工学部, 教授 (50211884)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥5,200,000); Fiscal Year 2006: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,600,000); Fiscal Year 2005: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,600,000)
• Keywords: 感染防御 / プログラム細胞死 / エリシター / シグナル伝達 / ミトコンドリア / 液胞 / アクチン繊維 / プロテインキナーゼ / 感染防御応答 / Ca^<2+>チャネル / 細胞周期 / タバコBY-2細胞

Research Abstract

1)新規細胞死制御候補因子の単離と機能解析
比較ゲノム解析用モチーフ検索ツールを開発・活用することにより、シロイヌナズナのゲノムから新規細胞死制御候補因子を単離し、機能解析を進めた。哺乳動物のアポトーシス抑制因子IAPの機能ドメイン(BIR)に類似したBR-like domainを持つ一群の遺伝子(ILP family)を動植物の双方から単離した。AtILP2が細胞死抑制因子として機能する可能性が示唆された。IAPを阻害しアポトーシスを促進する哺乳動物のミトコンドリア因子Smacと共通のドメインを持つシロイヌナズナの遺伝子群AtSmacsを単離した。AtSmac1がミトコンドリアに局在し細胞死促進活性を持っことが示唆された。
2)Ca^<2+>シグナル伝達系を介した細胞死の制御とオルガネラ
エリシター誘導性過敏感細胞死誘導過程において、PCD誘導に先立ち、ミトコンドリア活性のマーカーと考えられているMTT還元酵素活性の急激な低下が観察された。エリシターにより急激に発現が誘導されるCa^<2+>活性化型プロテインキナーゼを単離し、発現抑制株を作成したところ、膜電位依存性Ca^<2+>チャネルOsTPC1の破壊株と同様にMTT還元酵素活性活性の低下とPCDの抑制が見られた。PCD誘導過程においてCa^<2+>シグナル伝達系が、ミトコンドリア等オルガネラの制御に重要な役割を果たす可能性が示唆された。
3)細胞死実行過程における液胞・細胞骨格系の動態
BY-2細胞のエリシター誘導性同調的PCD誘導系を用いて、細胞死の実行過程における液胞、液胞膜、微小管、アクチン繊維の動態を可視化解析した。PCDの最終段階で誘導される液胞膜の透過性変化に先立ち、液胞膜構造の再編成が誘導されること、液胞膜構造の変化は、アクチン繊維によって調節され、アクチン重合阻害剤によりPCDが促進されることが明らかとなった。

Research Products

• [Journal Article] Spatiotemporal metabolic regulation of anthocyanin and its related compounds during development of marginal picotee petals in Petunia hybrida (Solanaceae). (2007)
  • Author(s): Saito, R., Kuchitsu, K., Ozeki, Y., Nakayama, M
  • Journal Title: J. Plant Res. 120(印刷中)
• [Journal Article] Calcium ions are involved in the delay of plant cell cycle progression by abiotic stresses. (2006)
  • Author(s): Sano, T., Higaki, T., Handa, K., Kadota, Y., Kuchitsu, K., Hasezawa, S., Hoffmann, A., Endter, J., Zimmermann, U., Hedrich, R., Roitsch, T.
  • Journal Title: FEBS Lett. 580・2 Pages: 597-602
• [Journal Article] Regulation of anthocyanin biosynthesis involved in the formation of marginal picotee petals in Petunia. (2006)
  • Author(s): Saito, R., Fukuta, N., Ohmiya, A., Itoh, Y., Ozeki, Y., Kuchitsu, K., Nakayama, M.
  • Journal Title: Plant Science 170・4 Pages: 828-834
• [Journal Article] A 9-cis-epoxycarotenoid dioxygenase inhibitor for use in the elucidation of abscisic acid action mechanisms. (2006)
  • Author(s): Kitahata, N., Han, S.-Y., Noji, N., Saito, T., Kobayashi, M., Nakano, T., Kuchitsu, K., Shinozaki, K., Yoshida, S., Matsumoto, S., Tsujimoto, M., Asami, T.
  • Journal Title: Bioorg. Med. Chem. 14・16 Pages: 5555-5561
  • NAID: 120006385439
• [Journal Article] Regulation of Elicitor-induced Defense Responses by Ca^<2+> Channels and Cell Cycle in Tobacco BY-2 Cells. (2006)
  • Author(s): Kadota, K., Kuchitsu, K.
  • Journal Title: Biotechnology in Agriculture and Forestry 58 Pages: 207-221
• [Journal Article] Continuous Recognition of the Elicitor Signal for Several Hours Is Prerequisite for Induction of Cell Death and Prolonged Activation of Signaling Events in Tobacco BY-2 Cells. (2006)
  • Author(s): Kadota, Y., Fujii, S., Ogasawara Y., Maeda, Y., Higashi, K., Kuchitsu, K.
  • Journal Title: Plant Cell Physiol. 47・9 Pages: 1337-1342
• [Journal Article] Multi-Domain HMMsearch : マルチドメインを持つ遠縁なタンパク質のための相同性検索ツール (2006)
  • Author(s): 瀬下 真吾, 賀屋 秀隆, 松井 藤五郎, 朽津 和幸, 大和田 勇人
  • Journal Title: 情報科学技術レターズ LH-006 Pages: 153-156
• [Journal Article] Pathogen-induced calmodulin isoforms in basal resistance against bacterial and fungal pathogens in tobacco. (2006)
  • Author(s): Takabatake, T., Karita K., Seo, S., Mitsuhara, I., Kuchitsu, K., Ohashi, Y.
  • Journal Title: Plant Cell Physiol.48 : 414-423 58 Pages: 207-221
  • NAID: 10018913400
• [Journal Article] HMMプロファイルの類似性に着目した遠縁の相同体検出手法の提案 (2006)
  • Author(s): 河村 真平, 賀屋 秀隆, 松井 藤五郎, 朽津 和幸, 大和田 勇人
  • Journal Title: 第5回情報科学技術フォーラム (FIT-2006) 講演論文集 第2分冊 Pages: 427-428
• [Journal Article] モデル植物の購買履歴からの変異体選択支援システム (2006)
  • Author(s): 佐藤 貴命, 賀屋 秀隆, 松井 藤五郎, 朽津 和幸, 大和田 勇人
  • Journal Title: 第5回情報科学技術フォーラム (FIT・2006) 講演論文集 第2分冊 Pages: 433-434
• [Journal Article] シミュレーション・データセットを用いた実験によるMulti-Domain HMMsearchの評価 (2006)
  • Author(s): 瀬下真吾, 賀屋秀隆, 松井藤五郎, 朽津 和幸, 大和田勇人
  • Journal Title: 情報処理学会第68回全国大会講演論文集 第4分冊 Pages: 573-574
• [Journal Article] 生物学の知識の埋め込みを可能とするモチーフ検索システムの開発 (2006)
  • Author(s): 吉原久雄, 賀屋秀隆, 松井藤五郎, 朽津 和幸, 大和田勇人
  • Journal Title: 情報処理学会第68回全国大会講演論文集 第4分冊 Pages: 575-576
• [Journal Article] Regulation of Elicitor-induced Defense Responses by Ca^<2+> Channels and Cell Cycle in Tobacco BY-2 Cells. in press. (2006)
  • Author(s): Kadota, K., Kuchitsu K.
  • Journal Title: Biotechnology in Agriculture and Forestry 印刷中
• [Journal Article] Calcium ions are involved in the delay of plant cell cycle progression by abiotic stresses. (2006)
  • Author(s): Sano, T., Higaki, T., Handa, K., Kadota, Y., Kuchitsu, K., Hasezawa, S., Hoffmann, A., Endter, J., Zimmermann, U., Hedrich, R., Roitsch, T.
  • Journal Title: FEBS Lett. 580巻2号 Pages: 597-602
• [Journal Article] Regulation of anthocyanin biosynthesis involved in the formation of marginal picotee petals in Petunia. (2006)
  • Author(s): Saito, R, Fukuta, N., Ohmiya, A., Itoh, Y., Ozeki, Y., Kuchitsu, K., Nakayama, M.
  • Journal Title: Plant Science 170巻4号 Pages: 828-834
• [Journal Article] Biotin-labeled abscisic acid as a probe for investigating abscisic acid binding sites on plasma membranes of barley aleurone protoplasts. (2005)
  • Author(s): Kitabata, K.Nakano, T., Kuchitsu, K., Yoshida, S., Asami, T.
  • Journal Title: Bioorg.Med.Chem. 13(10) Pages: 3351-3358
• [Journal Article] Identification of a novel gene family. paraiogs of an inhibitor of apoptosis proteins present in plants, fungi, and animals. (2005)
  • Author(s): Higashi, K., Takasawa, R., Yoshimori, A., Goh, T., Tanuma, S., Kuchitsu, K.
  • Journal Title: Apoptosis 10(3) Pages: 471-480
• [Journal Article] Identification of a putative voltage-gated Ca^<2+> channel as a key regulator of elicitor-induced hypersensitive cell death and mitogen-activated protein kinase activation in rice. (2005)
  • Author(s): Kurusu.T., Yagala, T., Miyao, A., Hirochika, H., Kuchitsu, K.
  • Journal Title: Plant J. 42(6) Pages: 798-809
• [Journal Article] Characterization of the Origin Recognition Complex (ORC) from a higher plant, rice (Oryza sativa L.), (2005)
  • Author(s): Mori, Y., Yamamoto, T., Sakaguchi, N., Ishibashi, T., Furukawa, T., Kadota, Y., Kuchitsu, K., Hashimoto, J., Kimura, S., Sakaguchi, K.
  • Journal Title: Gene 353(1) Pages: 23-30
• [Journal Article] The relationship between various image of acyanic petal of Eustoma gradifrorum under UV light and flavonoid content. (2005)
  • Author(s): Fukuta, N., Miyasaka, M., Saitou, R., Kuchitsu, K., Nakayama, M.
  • Journal Title: Hort.Res.(Japan) 4(2) Pages: 147-151
• [Journal Article] Roles of the Putative Voltage-Gated Ca^<2+> Permeable Channels, the TPC1 Family, in Plant Stress Signaling. (2005)
  • Author(s): Kuchitsu, K., Kadota, Y., Kurusu, T.
  • Journal Title: J.Agr.Meteorol.(Journal of Agricultural Meteorology) 60(6) Pages: 1109-1111
  • NAID: 130006847424
• [Journal Article] Cell cycle-dependent regulation of oxidative stress responses and Ca^<2+> permeable channels NtTPClA/B in tobacco BY-2 cells. (2005)
  • Author(s): Kadota, K., Furuichl, T., Sano, T., Kaya, H., Murakami, Y., Gunji, W., Muto, S., Hasezawa, S., Kuchitsu, K.
  • Journal Title: Biochem.Biophys.Res.Comm. 336(4) Pages: 1259-1267
• [Journal Article] Catalytic Activation of Plant MAPK Phosphatase NtMKP1 by Its Physiological Substrate SIPK, but Not by Calmodulins. (2005)
  • Author(s): Katou, S., Karita, E., Yamakawa, H., Seo, S., Mitsuhara, I., Kuchitsu, K., Ohashi, Y.
  • Journal Title: J.Biol.Chem. 280(47) Pages: 39569-39581
• [Journal Article] Early ABA Signaling Events in Guard Cells. (2005)
  • Author(s): Pei, Z.-M., Kuchitsu, K.
  • Journal Title: J.Plant Growth Regul. 24(4) Pages: 296-307
• [Book] 微生物の病原性と植物の防御応答 (2007)
  • Author(s): 朽津和幸他, (上田一郎編)
  • Total Pages: 231
  • Publisher: 北海道大学出版会
• [Book] 生体防御医学事典 (2007)
  • Author(s): 朽津和幸他, (鈴木和男 監修, 朽津和幸 他編集)
  • Total Pages: 365
  • Publisher: 朝倉書店