植物細胞壁多糖合成に関与するゴルジ体局在膜タンパク質複合体の解析

• Project Area: Plant cell wall as information-processing system
• Project/Area Number: 15H01241
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Ritsumeikan University
• Principal Investigator: 石水 毅 立命館大学, 生命科学部, 准教授 (30314355)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥8,710,000 (Direct Cost: ¥6,700,000、Indirect Cost: ¥2,010,000); Fiscal Year 2016: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2015: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
• Keywords: 植物 / 細胞壁 / 酵素 / 多糖 / キシラン / ペクチン / 糖転移酵素 / タンパク質複合体 / 糖鎖 / 蛋白質

Outline of Annual Research Achievements

植物細胞壁多糖キシランは、セルロースと並んで二次細胞壁を構成する主要多糖である。キシラン合成に関わる酵素は同定されてきているが、それらが構成していると考えられている酵素複合体はこれまでに見出されていない。本研究では、キシラン合成に関わる酵素複合体の同定を試みた。キシラン合成活性を生化学的に同定する方法を構築した。この方法を用いたキシラン合成活性を指標に、BN-PAGE法により、キシラン合成活性を有し、IRX10タンパク質を含む分子質量610kDaのゴルジ体局在膜タンパク質複合体をVND7過剰発現タバコBY-2細胞分化誘導株から見出した。
また別途、一次細胞壁の主要構成多糖ペクチン成分ラムノガラクツロナンI主鎖の生合成に関わるラムノース転移酵素をコードする遺伝子の同定を試みた。本研究ではまず、本酵素の活性測定法を構築した。次いで、ラムノガラクツロナンIを主成分とするシロイヌナズナ種子ムシレージの生合成時に高発現する遺伝子をラムノース転移酵素の候補遺伝子とし、先に構築した本酵素の活性測定法を利用して、シロイヌナズナのラムノース転移酵素遺伝子を同定した。このラムノース転移酵素およびそのホモログは、新規の糖転移酵素ファミリーを構成するものであった。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Biochemical characterization of rhamnosyltransferase involved in biosynthesis of pectic rhamnogalacturonan I in plant cell wall (2017)
  • Author(s): Uehara Y, Tamura S, Maki Y, Yagyu K, Mizoguchi T, Tamiaki H, Imai T, Ishii T, Ohashi T, Fujiyama K, Ishimizu T
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: 486 Issue: 1 Pages: 130-136
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2017.03.012
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Molecular characterization of tomato α1,3/4-fucosidase, a member of glycosyl hydrolase family 29, involved in degradation of plant complex type N-glycans. (2017)
  • Author(s): Rahman, M.D., Maeda, M., Itano, S., Hossain, M.A., Ishimizu, T., Kimura, Y.
  • Journal Title: J. Biochem. Volume: 161 Pages: 421-432
  • DOI: 10.1093/jb/mvw089
  • NAID: 40021219805
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A polygalacturonase localized in the Golgi apparatus in Pisum sativum (2017)
  • Author(s): Ohashi T, Jinno J, Inoue Y, Ito S, Fujiyama K, Ishimizu T
  • Journal Title: J Biochem Volume: 印刷中 Issue: 3 Pages: 193-201
  • DOI: 10.1093/jb/mvx014
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 植物細胞壁ペクチン成分ラムノガラクツロナンIの生合成に関与するラムノース転移酵素の同定 (2017)
  • Author(s): 加藤耕平, 竹中悠人,鶴浜和奈,柳生健太,竹田篤史,國枝正,西村いくこ,小川(大西)真理,松林嘉克,石水毅
  • Organizer: 日本農芸化学会大会 2017年度大会
  • Place of Presentation: 京都女子大学（京都府、京都市）
  • Year and Date: 2017-03-18
• [Presentation] キシログルカンに作用する植物α1,2-フコシダーゼに含まれる新規糖質結合モジュールの同定 (2016)
  • Author(s): 松廣拓真、上野皓輝、石水毅
  • Organizer: 第35回日本糖質学会年会
  • Place of Presentation: 高知市文化プラザかるぽーと（高知県、高知市）
  • Year and Date: 2016-09-03
• [Presentation] 植物コンプレックス型糖鎖の分解経路α1,3-フコシダーゼの同定と解析 (2016)
  • Author(s): 加藤俊, 林めぐみ, 北川真衣, 前田恵, 木村吉伸,五十嵐圭日子, 笠原賢洋, 石水毅
  • Organizer: 第35回日本糖質学会年会
  • Place of Presentation: 高知市文化プラザかるぽーと（高知県、高知市）
  • Year and Date: 2016-09-03
• [Presentation] 植物ゴルジ体局在キシラン：キシロース転移酵素複合体の解析 (2016)
  • Author(s): 平岡誉登, 加藤大詞, 高田和拓, 大谷美沙都, 米田新, 出村拓, 石水毅
  • Organizer: 第35回日本糖質学会年会
  • Place of Presentation: 高知市文化プラザかるぽーと（高知県、高知市））
  • Year and Date: 2016-09-02
• [Presentation] 植物ゴルジ体膜局在ペクチン生合成関連酵素複合体の解析 (2016)
  • Author(s): 髙田和拓、加藤大詞、平岡誉登、石水毅
  • Organizer: 第35回日本糖質学会年会
  • Place of Presentation: 高知市文化プラザかるぽーと（高知県、高知市）
  • Year and Date: 2016-09-02
• [Presentation] Degradation pathway of plant complex-type N-glycans: Identification and characterization of α1,3-fucosidase (2016)
  • Author(s): Kato, S., Hayashi, M., Kitagawa, M., Maeda, M., Kimura, Y., Igarashi, K., Kasahara, M., and Ishimizu, T.
  • Organizer: 28th International Carbohydrate Symposium
  • Place of Presentation: ニューオリンズ（アメリカ）
  • Year and Date: 2016-07-19
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 植物細胞壁ペクチンの生合成に必要なUDP-アピオースの単離法の開発 (2016)
  • Author(s): 松田諒子、鈴木真未、石水毅
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2016-03-28
• [Presentation] 植物ゴルジ体膜局在ペクチン合成酵素複合体の解析 (2016)
  • Author(s): 高田和拓、加藤大詞、平岡誉登、石水毅
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2016-03-28
• [Presentation] 植物細胞壁ペクチンの生合成に関与するガラクトース転移酵素の生化学的解析と超活性化 (2016)
  • Author(s): 松本直樹、上原洋平、田村峻佑、高田和拓、柳生健太、石水毅
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2016-03-28
• [Presentation] 植物N型糖鎖分解に関与するシロイヌナズナ液胞α-マンノシダーゼの同定 (2016)
  • Author(s): 川原悠太郎、石水毅
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2016-03-28
• [Presentation] α1,3/4-フコシダーゼ欠損 Arabidopsis thalianaに存在する遊離糖鎖の構造解析 植物細胞壁ペクチンの生合成に必要なUDP-アピオースの単離法の開発 (2016)
  • Author(s): 前田恵，髙田駿，石水毅，木村吉伸
  • Organizer: 日本農芸化学会中四国第44回講演会
  • Place of Presentation: 岡山県立大学（岡山県総社市）
  • Year and Date: 2016-01-23
• [Presentation] 植物細胞壁ペクチン由来ラムノガラクツロナンIの生合成酵素の活性測定法構築 (2015)
  • Author(s): 田村峻佑、上原洋平、松本直樹、牧祐介、溝口忠、民秋均、石水毅
  • Organizer: 第88回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-12-02
• [Presentation] 植物細胞壁ペクチンの生合成に関与するガラクトース転移酵素の基質特異性解析 (2015)
  • Author(s): 松本直樹、上原洋平、田村峻佑、石水毅
  • Organizer: 第88回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] 植物細胞壁多糖ラムノガラクツロナンI生合成に関与するガラクトース転移酵素の活性測定法構築と生化学的解析 (2015)
  • Author(s): 松本直樹、上原洋平、田村峻佑、石水毅
  • Organizer: 第34回日本糖質学会年会
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都文京区）
  • Year and Date: 2015-08-02
• [Presentation] 植物細胞にゴルジ体局在膜結合型ポリガラクツロナーゼが存在する (2015)
  • Author(s): 井上嘉之、神野淳、大橋貴生、藤山和仁、石水毅
  • Organizer: 第34回日本糖質学会年会
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都文京区）
  • Year and Date: 2015-08-01
• [Presentation] 植物細胞壁多糖ラムノガラクツロナンI由来のオリゴ糖調製とラムノガラクツロナンI生合成酵素活性測定法構築 (2015)
  • Author(s): 田村峻佑, 上原洋平, 松本直樹, 牧祐介, 溝口正, 民秋均, 石水毅
  • Organizer: 第34回日本糖質学会年会
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都文京区）
  • Year and Date: 2015-08-01
• [Presentation] Analysis of protein complexes containing glycosyltransferases in plant cell (2015)
  • Author(s): Kazuhiro Takada, Hirotsugu Kato and Takeshi Ishimizu
  • Organizer: 第11回化学的にプログラムされた合成色素類の超分子ナノ科学
  • Place of Presentation: 立命館大学（滋賀県草津市）
  • Year and Date: 2015-05-30
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 植物細胞壁生合成に必要なUDP-アピオースの調製法の開発 (2015)
  • Author(s): 松田諒子，鈴木真未, 石水毅
  • Organizer: 第62回日本生化学会近畿支部例会
  • Place of Presentation: 立命館大学（滋賀県草津市）
  • Year and Date: 2015-05-16
• [Presentation] 植物細胞壁ペクチンの生合成に関与するガラクトース転移酵素の生化学的解析 (2015)
  • Author(s): 松本直樹，上原洋平，田村峻佑，石水毅
  • Organizer: 第62回日本生化学会近畿支部例会
  • Place of Presentation: 立命館大学（滋賀県草津市）
  • Year and Date: 2015-05-16
• [Presentation] 植物細胞壁ペクチン由来ラムノガラクツロナンI（RG-I）オリゴ糖の調製とRG-I生合成酵素の活性測定法の構築 (2015)
  • Author(s): 田村峻佑, 上原洋平, 松本直樹, 溝口正, 民秋均, 石水毅
  • Organizer: 第62回日本生化学会近畿支部例会
  • Place of Presentation: 立命館大学（滋賀県草津市）
  • Year and Date: 2015-05-16
• [Presentation] エンド-β-マンノシダーゼ研究の展開と糖鎖構造解析支援プログラムの作成 (2015)
  • Author(s): 長谷純宏、石水毅、長束俊治
  • Organizer: エンド型グリコシダーゼから糖鎖科学を展望する
  • Place of Presentation: 弘前大学（青森県弘前市）
  • Year and Date: 2015-04-20
  • Invited
• [Book] 植物細胞壁研究法 (2016)
  • Author(s): 石井忠、石水毅、梅澤俊明、加藤陽治、岸本崇生、小西照子、松永俊朗 編著
  • Total Pages: 404
  • Publisher: 弘前大学出版
• [Book] 植物細胞壁実験法 (2016)
  • Author(s): 石井忠、石水毅、梅澤俊明、加藤陽治、岸本崇生、小西照子、松永俊朗 編著
  • Total Pages: 404
  • Publisher: 弘前大学出版会
• [Remarks] 立命館大学生命科学部生物工学科石水研究室
  • URL: http://www.ismz.sk.ritsumei.ac.jp/
• [Remarks] 立命館大学生命科学部生物工学科石水研HP
  • URL: http://www.ismz.sk.ritsumei.ac.jp/