ROS生成酵素の網羅的解析に基づく植物の活性酸素シグナルネットワークの解明

• Project Area: Signaling functions of reactive oxygen species
• Project/Area Number: 21117516
• 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: 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): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2010: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000); Fiscal Year 2009: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
• Keywords: 活性酸素種 / シロイヌナズナ / NADPH oxidase / カルシウムイオン / タンパク質リン酸化 / 花粉 / Rboh / Rac / 異種発現系 / 低分子量Gタンパク質 / 活性酸素種生成酵素

Research Abstract

1.植物ROS生成酵素rbohの網羅的解析
シロイヌナズナrboh遺伝子の発現部位の解析と、異種発現系を用いたROS生成活性の解析を並行して進め、両者を総合して、植物体での各遺伝子の機能分担について考察した。
AtrbohH,Jは、花粉に特異的に局在することが明らかになったので、二重突然変異体等を用いて、rbohを介したROSの局所的生成が花粉管の発芽、先端成長の制御に関与している可能性を検証した。
2.rbohの活性制御因子の単離と機能解析
2-1:異種共発現系を用いた活性制御候補因子Racによるrbohの制御機構の解明
シロイヌナズナの11種全てのRac遺伝子をクローニングし、Atrboh遺伝子との異種発現系における共発現解析により、ROS生成量を調べた。
2-2:酵母two-hybrid法を用いた植物rboh新奇活性制御候補因子のスクリーニング
rbohの活性制御にはCa^<2+>の結合とリン酸化以外にも、特にN末端細胞質領域において複数の制御因子との相互作用が関与する可能性がある。そこで、感染防御応答や気孔閉鎖等に関与するAtrbohD,AtrbohFのN末端領域と相互作用する因子を酵母two-hybrid法により単離を試みた.これまでに,相互作用候補因子としてプロテインキナーゼ,防御応答関連因子を含む19種を単離した異種共発現解析系を用いて、rbohのROS生成活性に対する候補因子の共発現の影響について検証した。

Research Products

• [Journal Article] Cryptogein-induced cell cycle arrest at G2 phase is associated with inhibition of cyclin-dependent kinases, suppression of expression of cell cycle-related genes and protein degradation in synchronized tobacco BY-2 cells. (2011)
  • Author(s): Ohno, R., Kadota, Y., Fujii, S., Sekine, M., Umeda, M., Kuchitsu, K.
  • Journal Title: Plant and Cell Physiology Volume: 52(印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dynamic reorganization and function of the cytoskeleton and vacuoles in defense responses and programmed cell death. (2011)
  • Author(s): Higaki, T., Kurusu, T., Hasezawa, S., Kuchitsu, K.
  • Journal Title: Journal of Plant Research Volume: 124 Pages: 315-324
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Negative Feedback Regulation of Microbe-Associated Molecular Pattern-Induced Cytosolic Ca^<2+> Transients by Protein Phosphorylation. (2011)
  • Author(s): Kurusu, T., Hamada, H., Sugiyama, Y., Yagala, T., Kadota, Y., Furuichi, T., Hayashi, T., Umemura, K., Komatsu, S., Miyao, A., Hirochika, H., Kuchitsu, K.
  • Journal Title: Journal of Plant Research Volume: 124 Pages: 415-424
  • NAID: 10028258282
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Roles of calcineurin B-like protein-interacting protein kinases in innate immunity in rice. (2010)
  • Author(s): Kurusu, T., Hamada, J., Hamada, H., Hanamata, S., Kuchitsu, K.
  • Journal Title: Plant Signaling & Behavior Volume: 5 Pages: 1045-1047
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Regulation of microbe-associated molecular pattern-induced hypersensitive cell death, phytoalexin production and defense gene expression by calcineurin B-like protein-interacting protein kinases, OsCIPK14/15, in rice cultured cells. (2010)
  • Author(s): Kurusu, T., Hamada, J., Nokajima, H., Kitagawa, Y., Kiyoduka, M., Takahashi, A., Hanamata, S., Ohno, R., Hayashi, T., Okada, K., Koga, J., Hirochika, H., Yamane, H., Kuchitsu, K.
  • Journal Title: Plant Physiology Volume: 153 Pages: 678-692
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effects of growth phase and cell density on cryptogein-induced programmed cell death in suspension-cultured tobacco BY-2 cells : development of a model system for 100% efficient hypersensitive cell death. (2010)
  • Author(s): Sawai, Y., Tamotsu, S., Kuchitsu, K., Sakai, A.
  • Journal Title: Cytologia Volume: 75 Pages: 389-396
  • NAID: 10027947997
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Regulation of microbe-associated molecular pattern-induced hypersensitive cell death, phytoalexin production and defense gene expression by calcineurin B-like protein-interacting protein kinases, OsCIPK14/15. in rice cultured cells (2010)
  • Author(s): Kurusu, T., 他
  • Journal Title: plant Physiology 153(2)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 植物のストレス応答・形態形成における活性酸素種の積極的生成とその制御-活性酸素種生成酵素rbohの活性制御機構を中心に (2009)
  • Author(s): 賀屋秀隆, 他
  • Journal Title: 実験医学 27(15) Pages: 84-91
• [Presentation] 植物免疫におけるCa^<2+>-活性酸素シグナル伝達系とオートファジー (2011)
  • Author(s): 朽津和幸
  • Organizer: 平成22年度「オートファジー研究会」
  • Place of Presentation: ヤマハリゾートつま恋
  • Year and Date: 2011-01-13
• [Presentation] 植物の感染防御応答におけるオートファジー動態の解析 (2011)
  • Author(s): 来須孝光、朽津和幸
  • Organizer: 平成22年度「オートファジー研究会」
  • Place of Presentation: ヤマハリゾートつま恋
  • Year and Date: 2011-01-13
• [Presentation] 植物細胞におけるオートファジー動態の可視化と細胞周期依存性の解析 (2011)
  • Author(s): 花俣繁、来須孝光、朽津和幸
  • Organizer: 平成22年度「オートファジー研究会」
  • Place of Presentation: ヤマハリゾートつま恋
  • Year and Date: 2011-01-13
• [Presentation] シロイヌナズナ活性酸素種生成酵素AtrbohD,AtrbohFの活性化機構の比較解析 (2011)
  • Author(s): 木村幸恵、先崎栄里子、賀屋秀隆、朽津和幸
  • Organizer: 第52回日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 東北大学
• [Presentation] シロイヌナズナNADPH oxidase AtrbohA-Jの網羅的比較解析 (2011)
  • Author(s): 河原崎朋子、今井亜耶、森恭一郎、賀屋秀隆、朽津和幸
  • Organizer: 第52回日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 東北大学
• [Presentation] 8-ニトロcGMP生成に及ぼす活性酸素の給源 (2011)
  • Author(s): 上土井貴裕、西谷章子、赤池孝章、澤智裕、朽津和幸、岩井純夫
  • Organizer: 第52回日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 東北大学
• [Presentation] イネの膜電位依存性陽イオンチャネルOsTPC1の細胞内局在と感染防御応答における機能解析 (2011)
  • Author(s): 濱田晴康、小谷野智子、来須孝光、朽津和幸
  • Organizer: 第52回日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 東北大学
• [Presentation] 植物の感染防御応答とオートファジー (2011)
  • Author(s): 朽津和幸、花俣繁、来須孝光
  • Organizer: 第52回日本植物生理学会シンポジウム「ベールを脱ぎ始めた植物オートファジー」
  • Place of Presentation: 東北大学(招待講演)
• [Presentation] 感染認識の初期反応とカルシウム-活性酸素シグナル (2011)
  • Author(s): 朽津和幸・濱田晴康・来須孝光
  • Organizer: 平成23年度日本植物病理学会大会
  • Place of Presentation: 東京農工大学農学部
• [Presentation] 培養細胞系を利用した新規植物抵抗性誘導剤のスクリーニングと作用機構の解明 (2011)
  • Author(s): 齊藤克典・来須孝光・河村康希・朽津和幸
  • Organizer: 平成23年度日本植物病理学会大会
  • Place of Presentation: 東京農工大学農学部
• [Presentation] 植物サプリ～植物の耐病性・環境ストレス耐性を制御する薬剤の探索～ (2010)
  • Author(s): 朽津和幸
  • Organizer: Biology Department Seminar
  • Place of Presentation: Duke University, USA(招待講演)
  • Year and Date: 2010-11-12
• [Presentation] Ca^<2+>-ROS Signaling Network Regulating Innate Immunity, Programmed Cell Death and Development in Plants. (2010)
  • Author(s): Kuchitsu, K.
  • Organizer: Plant Biotechnology Center Seminar
  • Place of Presentation: Ohio State University, USA(招待講演)
  • Year and Date: 2010-11-11
• [Presentation] 細胞の増殖・伸長・死の制御と活性酸素-Ca^<2+>シグナルネットワーク (2010)
  • Author(s): 朽津和幸
  • Organizer: 2010年度細胞周期合同セミナー
  • Place of Presentation: 静岡県伊東市
  • Year and Date: 2010-10-01
• [Presentation] 植物サプリ～植物の耐病性・環境ストレス耐性を制御する薬剤の探索～ (2010)
  • Author(s): 朽津和幸
  • Organizer: 研究会「化学物質による植物の環境耐性・耐病性の制御」
  • Place of Presentation: 東京大学農学生命科学研究科
  • Year and Date: 2010-08-25
• [Presentation] 植物の生体情報ネットワーク (2010)
  • Author(s): 朽津和幸
  • Organizer: QBICサマースクール
  • Place of Presentation: 諏訪東京理科大学(招待講演)
  • Year and Date: 2010-08-21
• [Presentation] 植物の生体防御と活性酸素-Ca^<2+>シグナルネットワーク (2010)
  • Author(s): 朽津和幸、来須孝光、賀屋秀隆
  • Organizer: 第21回日本生体防御学会シンポジウム
  • Place of Presentation: 仙台市戦災復興記念館(招待講演)
  • Year and Date: 2010-07-24
• [Presentation] 植物の活性酸素-Ca^<2+>情報伝達ネットワークと自然免疫・形態形成の制御 (2010)
  • Author(s): 朽津和圭
  • Organizer: 第25回東北大学生命科学青葉山セミナー
  • Place of Presentation: 東北大学理学部(招待講演)
  • Year and Date: 2010-07-23
• [Presentation] Ca^<2+>-ROS signaling network regulating innate immunity, programmed cell death and development in plants. (2010)
  • Author(s): Kuchitsu, K.
  • Organizer: International Symposium of Innovative Research Center for Agricultural Sciences "Multiple Functions of Plant Membrane Protein"
  • Place of Presentation: 東北大学農学部
  • Year and Date: 2010-07-22
• [Presentation] 植物のCa^<2+>-活性酸素情報伝達ネットワークと自然免疫・形態形成の制御 (2010)
  • Author(s): 朽津和幸
  • Organizer: 第67回Plant Science Seminar
  • Place of Presentation: 北海道大学理学部(招待講演)
  • Year and Date: 2010-07-09
• [Presentation] 植物のストレス応答と活性酸素-Ca^<2+>シグナルネットワーク (2010)
  • Author(s): 朽津和幸、来須孝光、賀屋秀隆
  • Organizer: 国際シンポジウム『微細藻類のバイオテクノロジー～食料・環境・エネルギー』
  • Place of Presentation: 東京大学弥生講堂
  • Year and Date: 2010-05-31
• [Presentation] 膜動態を介した植物免疫の新規制御機構の解析～タバコBY-2培養細胞の感染防御応答におけるオートファジー動態～ (2010)
  • Author(s): 来須孝光、花俣繁、河村康希、齊藤克典、朽津和幸
  • Organizer: 国際シンポジウム『微細藻類のバイオテクノロジー～食料・環境・エネルギー』
  • Place of Presentation: 東京大学弥生講堂
  • Year and Date: 2010-05-31
• [Presentation] Enhanced resistance against both pathogens and insects by overexpression of a tobacco MAP kinase, WIPK. (2010)
  • Author(s): Amano, Y., Seo, S., Kawazu, K., Sato, Y., Sugeno, W., Mochizuki, A., Kuchitsu, K., Ohashi, Y., Mitsuhara, I.
  • Organizer: 国際シンポジウム『微細藻類のバイオテクノロジー～食料・環境・エネルギー』
  • Place of Presentation: 東京大学弥生講堂
  • Year and Date: 2010-05-31
• [Presentation] 植物の活性酸素シグナル～はじめに (2010)
  • Author(s): 朽津和幸
  • Organizer: 第51回日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 熊本大学黒髪北キャンパス
  • Year and Date: 2010-03-20
• [Presentation] 植物のCa^<2+>-活性酸素情報伝達ネットワーク (2010)
  • Author(s): 朽津和幸, 他
  • Organizer: 第51回日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 熊本大学黒髪北キャンパス
  • Year and Date: 2010-03-20
• [Presentation] 活性酸素種生成酵素Atrbohの活性制御機構の解析:異種共発現系の構築とAtRac/ROPの関与の検証 (2010)
  • Author(s): 先崎栄里子, 他
  • Organizer: 第51回日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 熊本大学黒髪北キャンパス
  • Year and Date: 2010-03-18
• [Presentation] シロイヌナズナ活性酸素種生成酵素AtrbohD,AtrbohF活性制御候補因子の単離 (2010)
  • Author(s): 河原崎朋子, 他
  • Organizer: 第51回日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 熊本大学黒髪北キャンパス
  • Year and Date: 2010-03-18
• [Presentation] 植物の活性酸素種-Ca^<2+>情報伝達ネットワークと自然免疫の制御 (2010)
  • Author(s): 朽津和幸
  • Organizer: 日本農芸化学会中四国支部 第3回農芸化学の未来開拓セミナー
  • Place of Presentation: 岡山大学 津島キャンパス(招待講演)
• [Presentation] タバコBY-2細胞の感染防御応答に伴うオートファジーの動態とその生理的意義 (2010)
  • Author(s): 花俣繁, 来須孝光, 河村康希, 朽津和幸
  • Organizer: 第62回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: 大阪国際会議場
• [Presentation] REGULATION OF MICROBE-ASSOCIATED MOLECULAR PATTERN-INDUCED DEFENSE RESPONSES BY CALCINEURINB-LIKE PROTEIN-INTERACTING PROTEIN KINASES. (2010)
  • Author(s): Kurusu, T., Hamada, J., Nokajima, H., Kitagawa, Y., Kiyoduka, M., Takahashi, A., Hanamata, S., Okada, K., Hirochika, H., Yamane, H., Kuchitsu, K.
  • Organizer: 21st International Conference on Arabidopsis Research
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
• [Presentation] INTERRELATIONSHIP BETWEEN MAMP-INDUCED DEFENSE RESPONSES AND CELL CYCLE PROGRESSION USING SYNCHRONOUS-CULTURED ARABIDOPSIS CELLS. (2010)
  • Author(s): Takahashi, S., Ohno, R., Maeda, Y., Kimura, S., Abe, Y., Umeda, M., Kuchitsu, K.
  • Organizer: 21st International Conference on Arabidopsis Research
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
• [Presentation] SCREENING FOR NOVEL REGULATORS OF ATRBOHD AND ATRBOHF, NADAPH OXIDASES INVOLVED IN PRODUCTION OF REACTIVE OXYGEN SPECIES. (2010)
  • Author(s): Kawarazaki, T., Michikawa, M., Imai, A., Niibori, H., Kaya, H., Kuchitsu, K.
  • Organizer: 21st International Conference on Arabidopsis Research
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
• [Presentation] REGULATION OF ROS-PRODUCING ACTIVITY OF AN ARABIDOPSIS NADPH OXIDASE, ATRBOHF, BY BINDING OF CA^<2+> AND PHOSPHORYLATION. (2010)
  • Author(s): Kimura, S., Okai, M., Kaya, H., Tanokura, M., Kuchitsu, K.
  • Organizer: 21st International Conference on Arabidopsis Research
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
• [Presentation] 感染認識の初期反応とカルシウム-活性酸素シグナル (2010)
  • Author(s): 朽津和幸、来須孝光、濱田晴康, 賀屋秀隆
  • Organizer: 日本植物学会第74回大会シンポジウム「ストレス耐性とイオンチャネル」
  • Place of Presentation: 中部大学(招待講演)
• [Presentation] 花粉特異的に発現するシロイヌナズナの活性酸素種生成酵素AtrbohH,AtrbohJの機能解析 (2010)
  • Author(s): 賀屋秀隆、中島諒、先崎栄里子、朽津和幸
  • Organizer: 日本植物学会第74回大会
  • Place of Presentation: 中部大学
• [Presentation] イネ培養細胞の感染防御応答・ファイトアレキシン生合成の制御におけるCa^<2+>チャネル候補因子OsTPC1の役割 (2010)
  • Author(s): 濱田晴康、清塚正弘、来須孝光、能鹿島央司、小谷野智子、岡田憲典、古賀仁一郎、山根久和、朽津和幸
  • Organizer: 日本植物学会第74回大会
  • Place of Presentation: 中部大学
• [Presentation] イネ培養細胞の自然免疫応答におけるCa^<2+>制御型プロテインキナーゼOsCIPK14/15の機能解析 (2010)
  • Author(s): 来須孝光、山本崇史、北川陽一郎、岡田憲典、古賀仁一郎、山根久和、朽津和幸
  • Organizer: 日本植物学会第74回大会
  • Place of Presentation: 中部大学
• [Presentation] 活性酸素種生成酵素AtrbohD,AtrbohFの活性化制御候補因子の単離と機能解析 (2010)
  • Author(s): 新堀仁美、今井亜耶、路川真貴、河原崎朋子、賀屋秀隆、朽津和幸
  • Organizer: 日本植物学会第74回大会
  • Place of Presentation: 中部大学
• [Presentation] HEK293T細胞を用いた異種共発現系によるシロイヌナズナNADPH oxidaseの活性調節機構の解析 (2010)
  • Author(s): 今井亜耶、新堀仁美、路川真貴、河原崎朋子、賀屋秀隆、朽津和幸
  • Organizer: 日本植物学会第74回大会
  • Place of Presentation: 中部大学
• [Presentation] 植物の生き方と情報ネットワーク (2010)
  • Author(s): 朽津和幸
  • Organizer: 京都大学基礎物理学研究所研究会「量子科学における双対性とスケール」
  • Place of Presentation: 京都大学 基礎物理学研究所 湯川記念館(招待講演)
• [Presentation] Phospho-proteomic approach to the identification of molecular targets regulationg elicitor-induced calcium mobilization. (2010)
  • Author(s): Hamada, H., Katsura, N., Kurusu, T., Kuchitsu, K.
  • Organizer: 第2回国際シンポジウム:農学プロテオーム研究の最前線
  • Place of Presentation: つくば農林ホール
• [Presentation] シロイヌナズナ活性酸素種生成酵素AtrbohD,AtrbohFの新奇活性制御候補因子の単離と機能解析 (2010)
  • Author(s): 路川真貴、河原崎朋子、新堀仁美、今井亜耶、賀屋秀隆、朽津和幸
  • Organizer: BMB2010(第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会 合同大会)
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド(招待講演)
• [Presentation] イネ培養細胞の感染防御応答におけるCa^<2+>動員とCa^<2+>を介した情報伝達に関与する因子の解析 (2010)
  • Author(s): 来須孝光、濱田晴康、賀屋秀隆、朽津和幸
  • Organizer: BMB2010(第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会 合同大会)
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
• [Presentation] シロイヌナズナ活性酸素種生成酵素AtrbohA-Jの網羅的比較解析 (2010)
  • Author(s): 河原崎朋子、今井亜耶、森恭一郎、賀屋秀隆、朽津和幸
  • Organizer: BMB2010(第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会 合同大会)
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
• [Presentation] ROS生成酵素の網羅的解析に基づく植物の活性酸素シグナルネットワークの解明 (2009)
  • Author(s): 朽津和幸, 他
  • Organizer: 「活性酸素のシグナル伝達機能」会議
  • Place of Presentation: つくば国際会議場(茨城:つくば市)
  • Year and Date: 2009-10-03
• [Presentation] 活性酸素種の積極的生成の制御とCa^<2+>-ROSシグナルネットワーク (2009)
  • Author(s): 朽津和幸, 他
  • Organizer: 「植物膜輸送」2009ワークショップ
  • Place of Presentation: ラフォーレ修善寺(静岡:伊豆市)
  • Year and Date: 2009-10-02
• [Presentation] シロイヌナズナ活性酸素種生成酵素Atrbohの活性制御候補因子の単離と機能解析 (2009)
  • Author(s): 路川真貴, 他
  • Organizer: 日本植物学会第73回大会
  • Place of Presentation: 山形大学
  • Year and Date: 2009-09-19
• [Presentation] カルシウムイオンの結合を介した植物の活性酸素生成酵素NADPH oxidaseの活性調節機構の解析 (2009)
  • Author(s): 朽津和幸, 他
  • Organizer: 第18回日本バイオイメージング学会
  • Place of Presentation: 就実大学(岡山)
  • Year and Date: 2009-09-04
• [Presentation] 植物の活性酸素種-Ca^<2+>シグナルネットワーク (2009)
  • Author(s): 朽津和幸, 他
  • Organizer: 第9回日本光合成研究会シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京大学駒場キャンパス
  • Year and Date: 2009-05-30
• [Book] 植物のシグナル伝達-分子と応答 (2011)
  • Author(s): 濱田晴康、来須孝光、朽津和幸
  • Total Pages: 238
  • Publisher: 共立出版
• [Remarks]
  • URL: http://www.tus.ac.jp/news/news.php?20100713093644
• [Remarks] 現在、当該研究成果を紹介するページを準備中
• [Patent(Industrial Property Rights)] METHOD OF SCREENING FOR PLANT DEFENSE ACTIVATORS, PLANT DEFENSE ACTIVATORS, AND METHOD OF ENHANCING IMMUNE RESPONSE. (2010)
  • Inventor(s): Kuchitsu, K., Kurusu, T.
  • Industrial Property Rights Holder: Kuchitsu, K., Kurusu, T.
  • Filing Date: 2010-08-31
  • Overseas