シロイヌナズナ花茎重力屈性における蛋白質リン酸化制御

• Project/Area Number: 21570044
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Plant molecular biology/Plant physiology
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 森田 美代 Nara Institute of Science and Technology, バイオサイエンス研究科, 准教授 (10314535)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2011: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2010: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000); Fiscal Year 2009: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 植物 / 重力屈性 / シグナル伝達 / プロテオミクス / リン酸化

Research Abstract

植物の重力屈性は、重力の方向を認識した上で成長方向を制御する反応で、重要な環境応答の一つである。近年、我々を含めた多数の研究グループにより、重力感受細胞についての研究、器官の偏差成長に関わるオーキシン輸送及び応答についての研究は進んでいる。一方でその両者をつなぐ、重力感受細胞内シグナル変換及び伝達、並びに伸長領域の細胞への細胞間シグナル伝達については、その分子メカニズムに関する知見は極めて乏しい。本研究では、シロイヌナズナ花茎の重力屈性の初期過程におけるシグナル伝達において、蛋白質の翻訳後修飾、特にタンパク質リン酸化による制御が介在する可能性を追求している。
(A)花茎重力屈性における蛋白質リン酸化制御の役割
プロテインホスファターゼの阻害剤(オカダ酸;OA)によりシロイヌナズナ花茎重力屈性が濃度依存的に阻害されることが明らかになった。重力屈性は、重力刺激のシグナル伝達、オーキシン輸送、オーキシン応答性転写調節、細胞伸長など様々なプロセスを含む。OAの作用点をより詳細に調べるには、それぞれの素過程をモニターする必要がある。そこで、重力屈性におけるオーキシン応答性転写調節をマーカー遺伝子を用いて調べた。野生型においては、オーキシン早期誘導性遺伝子IAA5が重力刺激により転写誘導を受けるが、OA処理下ではIAA5の転写誘導は見られなかった。また、花茎伸長能についてもOAにより濃度依存的に阻害されたことから、重力屈性において複数の素過程がOAによる阻害を受ける可能性が示唆された。
(B)重力刺激に応答してリン酸化制御を受ける蛋白質の探索
シロイヌナズナの花茎断片を試料とし、重力刺激前(1gで立てた状態)と遠心により過重力刺激(10g,5min)を与える実験系を立ち上げた。今年度は花茎から、膜蛋白質を含む総蛋白質の抽出抽出法の検討を行った。

Research Products

• [Journal Article] An Arabidopsis E3 Ligase SHOOT GRAVITROPISM 9 Modulates the Interaction between Statoliths and F-Actin in Gravity Sensing. (2011)
  • Author(s): Nakamura, M., Toyota, M., Tasaka, M., Morita, M.T.
  • Journal Title: The Plant Cell Volume: (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Light-mediated polarization of PIN3 auxin transporter for phototropic response in Arabidopsis. (2011)
  • Author(s): Ding Z, Ampudia C.S.G, Demarsy E., aangowski a., Kleine-Vehn J., Fan Y., Morita W.T., Tasaka M., Fankhauser C., Offringa R., Friml J.
  • Journal Title: Nature Cell Biology Volume: (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Developmental changes in crossover frequency in Arabidopsis. (2010)
  • Author(s): Toyota, M., Matuda, K., Kakutani, T., Morita, M.T., Tasaka, M.
  • Journal Title: Plant J. Volume: 65 Pages: 588-599
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Gravity-induced PIN transcytosis for polarization of auxin fluxes in gravity-sensing root cells. (2010)
  • Author(s): Kleine-Vehn, J., Morita, M.T., Tasaka, M., Friml, J.
  • Journal Title: PNAS Volume: 107 Pages: 22344-22349
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Vacuolar/prevacuolar compartment Qa-SNAREs, VAM3/SYP22 and PEP12/SYP21 have interchangeable functions in Arabidopsis. (2010)
  • Author(s): Uemura, T., Morita, M., Ebine, K., Okatani, Y., Yano, D., Saito, C., Ueda, T., Nakano, A.
  • Journal Title: Plant J Volume: 64 Pages: 864-873
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Directional gravity sensing in gravitropism. (2010)
  • Author(s): Moirta, M.T
  • Journal Title: Annual Review of Plant Biology 61(in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Defects in dynamics and functions of actin filament in Arabidopsis caused by the dominant-negative actin fizl induced fragmentation of actin filament. (2010)
  • Author(s): Kato, T., Morita, M.T., Tasaka, M.
  • Journal Title: Plant Cell Physiology 51 Pages: 333-338
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Role of auxin efflux in apical hook development of Arabidopsis thaliana. (2010)
  • Author(s): Zadnikova, P., Petrasek, J., Marhavy, P., Raz, V., Vandenbussche, F., Ding, Z., Schwarzerova, K., Morita, M.T., Tasaka, M., Hejatko, J., Van Der Straeten, D., Friml, J., Benkova, E.
  • Journal Title: Development 37 Pages: 607-617
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Loss-of-function mutations of retromer large subunits suppress the phenotype of zig mutant that lacks Qb-SNARE VTI11. (2010)
  • Author(s): Hashiguchi, Y., Niihama, M., Takahashi, T., Saito, C., Nakano, A., Tasaka, M., Morita, M.T.
  • Journal Title: Plant Cell 22 Pages: 159-172
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ZIP Genes Encode Proteins Involved In Membrane Trafficking Of The TGN-PVC/vacuoles. (2009)
  • Author(s): Niihama, M., Takemoto, N., Hashiguchi, Y., Tasaka, M., Morita, M.T.
  • Journal Title: Plant Cell Physiology 50 Pages: 2057-2068
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 新奇遠心顕微鏡を用いたデンプン平衡石仮説の検証 (2010)
  • Author(s): 豊田正嗣, 田坂昌生, 森田(寺尾)美代
  • Organizer: 日本植物学会第74回大会シンポジウム
  • Place of Presentation: 愛知 名古屋
  • Year and Date: 2010-09-09
• [Presentation] 植物重力屈性における重力受容機構を探る (2010)
  • Author(s): 森田(寺尾)美代
  • Organizer: 第22回MBL高遠シンポジウム
  • Place of Presentation: 長野 高遠
  • Year and Date: 2010-08-19
• [Presentation] Analysis of amyloplast dynamics involved in gravity sensing using a novel centrifuge microscope (2010)
  • Author(s): Masatsugu Toyota, Masao Tasakal, Miyo Terao Morita
  • Organizer: COSPAR2010
  • Place of Presentation: Bremen, Germany
  • Year and Date: 2010-07-23
• [Presentation] SGR9, a RING type E3 ligase, modulates amyloplast dynamics important for gravity sensing. (2010)
  • Author(s): Miyo T.Morita, Moritaka Nakamura, Masao Tasaka
  • Organizer: COSPAR2010
  • Place of Presentation: Bremen, Germany
  • Year and Date: 2010-07-22
• [Presentation] シロイヌナズナ花茎における重力受容の細胞生物学 (2010)
  • Author(s): 森田(寺尾)美代, 中村守貴, 田坂昌生
  • Organizer: 第62回日本細胞生物学会大会シンポジウム
  • Place of Presentation: 大阪 中之島
  • Year and Date: 2010-05-20
• [Presentation] RING type E3 ligase SGR9は重力受容に重要なアミロプラスト動態制御に関与する (2010)
  • Author(s): 森田(寺尾)美代, 中村守貴, 田坂昌生
  • Organizer: 日本植物生理学会第51回大会
  • Place of Presentation: 熊本
  • Year and Date: 2010-03-20
• [Presentation] シロイヌナズナ重力受容における液胞機能に関わるPLA1様タンパク質SGR2の解析 (2009)
  • Author(s): 森田(寺尾)美代、安藤鮎美、倉増紀代子、加藤壮英、田坂昌生
  • Organizer: 第82回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2009-10-22
• [Presentation] シロイヌナズナ花茎における重力受容の分子遺伝学的研究 (2009)
  • Author(s): 森田(寺尾)美代, 中村守貴, 田坂昌生
  • Organizer: 日本宇宙生物科学会第23回大会
  • Place of Presentation: つくば
  • Year and Date: 2009-10-03
• [Presentation] SHOOT GRAVITROPISM 9, a novel RING finger protein, is involved in statolith dynamics by modulating interaction between F-actin and amyloplasts. (2009)
  • Author(s): Miyo T.Morita, Moritaka Nakamura, Masao Tasaka
  • Organizer: Plant Biology 2009
  • Place of Presentation: Honolulu, USA
  • Year and Date: 2009-07-20
• [Book] Tropism.In : ENCYCLOPEDIA OF LIFE SCIENCES (2010)
  • Author(s): Morita, Miyo Terao ; Tasaka, Masao
  • Publisher: John Wiley & Sons, Ltd(Online)