花粉管伸長過程の分子解析

• Project Area: Genome Barriers in Plant Reproduction
• Project/Area Number: 21024006
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 石水 毅 大阪大学, 大学院・理学研究科, 講師 (30314355)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥5,400,000 (Direct Cost: ¥5,400,000); Fiscal Year 2010: ¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000); Fiscal Year 2009: ¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000)
• Keywords: 花粉管 / 細胞壁 / ペクチン / 糖鎖 / 糖質分解酵素 / 糖転移酵素 / 膜タンパク質 / 生化学 / ポリガラクツロナーゼ

Research Abstract

1.ペチュニア花粉および花粉管の発現遺伝子の解析
ペチュニア花粉・花粉管由来の732個のcDNAクローンを用いたマイクロアレイを作製した。これを用いて、花粉・花粉管における遺伝子発現解析を行い、主なものについては定量PCRを行った。これらのうち、花粉管で遺伝子発現量が大きく増大した遺伝子はなく、「花粉管では新たに遺伝子発現は起こらない」という1970年代の仮説を支持する結果となった。
2.花粉管伸長時に盛んに合成されるペクチンの生合成機構
花粉管伸長時に盛んに合成される、細胞壁成分ペクチンの主鎖を合成するポリガラクツロン酸合成酵素の精製を試みている。この酵素は膜タンパク質で、精製するには植物材料から可溶化できる酵素量が少ないため、精製が達成されていない。
リボヌクレアーゼ存在下で植物材料からタンパク質を抽出すると2.1倍量の本酵素を可溶化できることを見いだした。また、界面活性剤を含む可溶化緩衝液にポリアミン、アルキルアミン、あるいは塩基性アミノ酸を添加すると、従来法の4～5倍の本酵素を可溶化することができた。これらの方法は膜タンパク質効率的調製法として一般的に使えることを報告した。次いで、アルギニン存在下でイオン交換クロマトグラフィーおよび限外ろ過を行うと、膜タンパク質の収率が向上した。膜タンパク質の凝集を抑えることで、収率が改善されたと考えられる。これらの膜タンパク質の可溶化・精製法の条件を生かして、本酵素の精製を試みた。本酵素活性に対応するタンパク質バンドを見いだした。

Research Products

• [Journal Article] Enhanced solubilization of membrane proteins by alkylamines and polyamines (2010)
  • Author(s): Kazutoshi Yasui, Takeshi Ishimizu
  • Journal Title: Protein Science Volume: 19 Pages: 486-493
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] UDP-glucose pyrophosphorylase is rate limiting in vegetative and reproductive phases in Arabidopsis thaliana (2010)
  • Author(s): Jong-In Park, Takeshi Ishimizu
  • Journal Title: Plant and Cell Physiology Volume: 51 Pages: 981-996
  • NAID: 10027350013
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effective solubilization of polygalacturonic acid synthase by ribonuclease treatmentof cell homogenate (2010)
  • Author(s): Masamichi Uegaki, Takeshi Ishimizu
  • Journal Title: Plant Biotechnology Volume: 27 Pages: 289-291
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cobtorin target analysis reveals that pectin functions in deposition of cellulose microfibrils parallel to cortical microtubules in a manner dependent on the methyles terification ratio of pectin and its distribution (2010)
  • Author(s): Arata Yoneda, Takeshi Ishimizu
  • Journal Title: Plant Journal Volume: 64 Pages: 657-667
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Rice reproductive expression atlas : The deepest transcriptome analysis in reproductive development of rice (2010)
  • Author(s): Masahiro Fujita, Takeshi Ishimizu
  • Journal Title: Plant and Cell Physiology Volume: 51 Pages: 2060-2081
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Molecular evidence that most RNAs required for germination and pollen tube growth are stored in the mature pollen grain in petunia (2010)
  • Author(s): Takeshi Ishimizu
  • Journal Title: Genes and Genetics Systems Volume: 85 Pages: 259-263
  • NAID: 10029515317
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Enhanced solubilization of membrane proteins by alkylamines and polyamines (2010)
  • Author(s): Kazutoshi Yasui
  • Journal Title: Protein Science 19 Pages: 486-493
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ペクチン合成酵素の精製におけるアルギニンの利用 (2011)
  • Author(s): 荒川隼至、石水毅
  • Organizer: 2011年度日本農芸化学会大会
  • Place of Presentation: 京都女子大学(京都府)
  • Year and Date: 2011-03-26
• [Presentation] 植物糖鎖関連酵素の解析と植物糖鎖分解システム (2011)
  • Author(s): 石水毅
  • Organizer: 食品安全工学科セミナー
  • Place of Presentation: 近畿大学生物理工学部(和歌山県)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-03-23
• [Presentation] 塩基性アミノ酸添加による膜タンパク質可溶化促進-ペクチン生合成に関与するポリガラクツロン酸合成酵素について- (2010)
  • Author(s): 上垣眞理、石水毅
  • Organizer: BMB2010
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場(兵庫県)
  • Year and Date: 2010-12-10
• [Presentation] 植物N-結合型糖鎖の分解機構の解明 (2010)
  • Author(s): 石水毅
  • Organizer: BMB2010
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場(兵庫県)(招待講演)
  • Year and Date: 2010-12-09
• [Presentation] 植物N-結合型糖鎖分解の機構と生理機能 (2010)
  • Author(s): 石水毅
  • Organizer: 第8回糖鎖科学コンソーシアムシンポジウム
  • Place of Presentation: 東京コンファレンスセンター(招待講演)
  • Year and Date: 2010-11-29
• [Presentation] ポリガラクツロン酸合成酵素の精製におけるアルギニンの利用 (2010)
  • Author(s): 荒川隼至、石水毅
  • Organizer: 2010年植物細胞壁研究者ネットワーク定例会
  • Place of Presentation: 関西セミナーハウス(京都)
  • Year and Date: 2010-11-26
• [Presentation] Enhanced solubilization of polygalacturonic acid synthase by basic amino acids (2010)
  • Author(s): Masamichi Uegaki, Takeshi Ishimizu
  • Organizer: 25th International Carbohydrate Symposium
  • Place of Presentation: 幕張メッセ(千葉県)
  • Year and Date: 2010-08-03
• [Presentation] 塩基性アミノ酸添加による膜タンパク質の可溶化促進 (2010)
  • Author(s): 上垣眞理、石水毅
  • Organizer: 第10回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター(北海道)
  • Year and Date: 2010-06-16
• [Presentation] 植物細胞壁合成酵素の精製を通した膜タンパク質精製法の開発 (2010)
  • Author(s): 石水毅
  • Organizer: 第9回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: 熊本全日空ホテルニュースカイ
  • Year and Date: 2010-05-22
• [Presentation] ポリアミンおよびアルキルアミン添加による膜タンパク質の可溶化促進 (2010)
  • Author(s): 上垣眞理
  • Organizer: 第9回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: 熊本全日空ホテルニュースカイ
  • Year and Date: 2010-05-21
• [Presentation] シロイヌナズナの糖代謝におけるUGPaseの役割 (2010)
  • Author(s): 須藤恵亮
  • Organizer: 第51回植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 熊本大学
  • Year and Date: 2010-03-21
• [Presentation] 表層微小管-セルロース微繊維平行性を乱す新規阻害剤コブトリンの標的因子の解析 (2010)
  • Author(s): 米田新
  • Organizer: 第51回植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 熊本大学
  • Year and Date: 2010-03-20
• [Presentation] Gene expression analysis of petunia pollen and pollen tube (2010)
  • Author(s): Takeshi Ishimizu
  • Organizer: International Symposium of Cell-Cell Communication in Plant Reproduction from pollination to fertilization
  • Place of Presentation: 奈良県新公会堂
  • Year and Date: 2010-03-11
• [Presentation] The UGPases are important players in Arabidopsis thaliana (2010)
  • Author(s): Keisuke Sudo
  • Organizer: International Symposium of Cell-Cell Communication in Plant Reproduction from pollination to fertilization
  • Place of Presentation: 奈良県新公会堂
  • Year and Date: 2010-03-11
• [Presentation] Purification of polygalacturonic acid synthase from azuki bean epicotyls. (2010)
  • Author(s): Takeshi Ishimizu(招待講演)
  • Organizer: Joint Japan-CCRC Symposium
  • Place of Presentation: アテンズ、アメリカ合衆国
  • Year and Date: 2010-03-04
• [Presentation] シロイヌナズナUDP-グルコースピロボスホリラーゼの機能解析から明らかにされたUDP-グルコース生合成過程 (2009)
  • Author(s): 石水毅
  • Organizer: 2009年植物細胞壁研究者ネットワーク定例会
  • Place of Presentation: ラフォーレ蔵王(仙台)
  • Year and Date: 2009-11-28
• [Presentation] 小分子添加剤による細胞壁合成関連酵素の可溶化促進 (2009)
  • Author(s): 上垣眞理
  • Organizer: 2009年植物細胞壁研究者ネットワーク定例会
  • Place of Presentation: ラフォーレ蔵王(仙台)
  • Year and Date: 2009-11-28
• [Presentation] 細胞破砕液のリボヌクレアーゼ処理による膜タンパク質効率的可溶化-ペクチン生合成に関与するポリガラクツロン酸合成酵素について- (2009)
  • Author(s): 石水毅
  • Organizer: 第82回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場
  • Year and Date: 2009-10-24
• [Presentation] 小分子添加剤による膜タンパク質可溶化促進-ペクチン生合成に関与するポリガラクツロン酸合成酵素について- (2009)
  • Author(s): 上垣眞理
  • Organizer: 第82回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場
  • Year and Date: 2009-10-24
• [Presentation] アズキ上胚軸由来ポリガラクツロン酸合成酵素の効率的可溶化 (2009)
  • Author(s): 石水毅
  • Organizer: 第29回日本糖質学会年会
  • Place of Presentation: 飛騨・世界生活文化センター(岐阜)
  • Year and Date: 2009-09-11
• [Presentation] ポリアミンおよびアルキルアミンによるボリガラクツロン酸合成酵素の可溶化の促進 (2009)
  • Author(s): 上垣眞理
  • Organizer: 第29回日本糖質学会年会
  • Place of Presentation: 飛騨・世界生活文化センター(岐阜)
  • Year and Date: 2009-09-10
• [Presentation] Purification of polygalacturonic acid synthase from azuki bean epicotyls (2009)
  • Author(s): Takeshi Ishimizu
  • Organizer: The 2009 Swedish/Japanese Cell Wall Biology Workshop
  • Place of Presentation: ステンスナス、スゥエーデン
  • Year and Date: 2009-05-26
• [Presentation] Purification of polygalacturonic acid synthase from azuki bean epicotyls (2009)
  • Author(s): Takeshi Ishimizu
  • Organizer: Frontier of Plant Cell Wall Research
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2009-04-18
• [Book] Pectins and Pectinases (2009)
  • Author(s): Kasutoshi Yasui
  • Publisher: Kluwer
• [Book] ピリジルアミノ化による糖鎖解析 (2009)
  • Author(s): 長谷純宏
  • Total Pages: 141
  • Publisher: 大阪大学出版会
• [Remarks]
  • URL: http://www.chem.sci.osaka-u.ac.jp/lab/kajihara/ishimizu/top.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.chem.sci.osaka-u.ac.jp/lab/kajihara/ishimizu/top.html