ペルオキシソームにおける協調的な品質管理システムの解明

• Project/Area Number: 25891028
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Plant molecular biology/Plant physiology
• Research Institution: National Institute for Basic Biology (2014); Kyoto University (2013)
• Principal Investigator: 山田 志野 (後藤 志野(山田志野)) 基礎生物学研究所, 大学共同利用機関等の部局等, 研究員 (30634125)
• Project Period (FY): 2013-08-30 – 2015-03-31
• Project Status: Declined (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000); Fiscal Year 2014: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2013: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: ペルオキシソーム / 植物 / シャペロン / オートファジー / 品質管理

Outline of Annual Research Achievements

申請者はこれまでにLON プロテアーゼのシャペロン機能がペルオキシソームの維持およびオートファジーの調節に関与することを見出している。この知見を発展させ、ペルオキシソームにおけるバランスのとれた修復・分解機構、すなわち協調した品質管理システムを分子レベルで明らかにすることを目指し解析を行った。
(1) オートファジー抑制機構におけるLON2の役割
LON2と相互作用する因子の単離を目的として、GFP融合LON2（GFP-LON2）発現シロイヌナズナの作出を行った。当初はLON2プロモーター制御下でGFP-LON2を発現する植物体を解析に用いる予定であったが、予想外に発現率が低かったため、恒常型CaMV 35SプロモーターによるGFP-LON2発現コンストラクトを作製し、形質転換株の作出を完了した。免疫沈降解析およびSDS-PAGE解析の結果、LON2特異的バンドを複数得た。個々の相互作用因子については現在解析中である。
(2) LON2とオートファジーによるペルオキシソームの協調的な品質管理システム
植物の発芽後成長時にはペルオキシソーム機能の転換に伴ってペルオキシソーム内の代謝系は大きく変動する。LON2変異体およびオートファジー変異体では、ペルオキシソームの機能転換は一見正常に進行する。一方LON2・オートファジー二重変異体においては、古い代謝系の酵素群が残存し、正常な代謝系の入れ替えが起こらない。これらの結果から、LON2とオートファジーは相補的に不要および異常なタンパク質除去に関与していることが示された。これらの結果を含めた研究成果を論文としてPlant and Cell Physiology誌に発表した（Goto-Yamada et al. 2014）。

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] Vacuolar processing enzyme in plant programmed cell death (2015)
  • Author(s): Noriyuki Hatsugai, Kenji Yamada, Shino Goto-Yamada and Ikuko Hara-Nishimura
  • Journal Title: Front Plant Sci Volume: 6 Pages: 1-11
  • DOI: 10.3389/fpls.2015.00234
  • NAID: 120005670913
  • Description: 【掲載確定】
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Chaperone and Protease Functions of LON Protease 2 Modulate the Peroxisomal Transition and Degradation with Autophagy. (2014)
  • Author(s): Goto-Yamada S, Mano S, Nakamori C, Kondo M, Yamawaki R, Kato A, Nishimura M.
  • Journal Title: Plant Cell Physiol. Volume: 55 Issue: 3 Pages: 482-96
  • DOI: 10.1093/pcp/pcu017
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Interaction between chaperone and protease functions of LON2, and autophagy during the functional transition of peroxisomes (2014)
  • Author(s): Shino Goto-Yamada, Shoji Mano, Kazusato Oikawa, Michitaro Shibata, Mikio Nishimura
  • Journal Title: Plant Signaling & Behavior Volume: 9 Issue: 5 Pages: e28838-e28838
  • DOI: 10.4161/psb.28838
  • Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 植物ペルオキシソームの機能転換におけるプロテアーゼ、シャペロン、オートファジーの協調的作用 (2014)
  • Author(s): 後藤（山田）志野, 真野昌二, 中森ちひろ, 近藤真紀, 山脇隆一, 加藤朗, 西村いくこ, 西村幹夫
  • 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 – 2014-11-27
• [Presentation] シャペロン、プロテアーゼ、オートファジーが支えるペルオキシソームの機能転換 (2014)
  • Author(s): 後藤（山田）志野, 真野昌二, 中森ちひろ, 近藤真紀, 山脇隆一, 加藤朗, 西村幹夫
  • Organizer: 第55回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2014-03-18 – 2014-03-20