ユビキチンカスケードが関わるC/Nバランスとソース・シンク制御機構の全容解明

• Project Area: Comprehensive studies of plant responses to high CO2 world by an innovative consortium of ecologists and molecular biologists
• Project/Area Number: 22114501
• 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: Hokkaido University
• Principal Investigator: 山口 淳二 北海道大学, 大学院・理学研究院, 教授 (10183120)
• Project Period (FY): 2010 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥22,620,000 (Direct Cost: ¥17,400,000、Indirect Cost: ¥5,220,000); Fiscal Year 2011: ¥11,310,000 (Direct Cost: ¥8,700,000、Indirect Cost: ¥2,610,000); Fiscal Year 2010: ¥11,310,000 (Direct Cost: ¥8,700,000、Indirect Cost: ¥2,610,000)
• Keywords: ユビキチン・プロテアソーム / 栄養素代謝 / 二酸化炭素 / 代謝 / センサー / シロイヌナズナ / トマト

Research Abstract

計画1)ATL31を中心とした細胞内C/Nバランサーのシグナルネットワークの解明:
C/N応答ユビキチンリガーゼATL31/6の標的として14-3-3タンパク質について検証を進め,14-3-3の安定性制御がC/N応答に関係することを証明した[Plant Journal 2011 ; Plant Signal. Behav. 2011]。ALT31C末領域のリン酸化に着目した研究を実施し,少なくとも4アミノ酸残基置換ATL31では正しいC/N応答が起こらないことを明らかにした。この結果,C/N応答にATL31のリン酸化が関与するとの示唆を得た。現在このリン酸化に関与するキナーゼの同定を進めている。
計画2)細胞内C/Nバランサーと器官間の代謝産物分配(ソース・シンク)制御に関する検討:
C/N応答の総合的理解のため,各種オーム解析を実施している。ATL31過剰発現体(ATL31ox)と欠損変異体(atl31)を用いて,C/N変動条件下におけるリン酸化プロテオーム,メタボローム解析,14-3-3タンパク質のインタラクトーム解析,網羅的酵素解析等を実施した。
計画3)高CO2条件下における植物のC/Nバランス応答・成長制御の解析:
CO2濃度調節機能を付加した人工気象器を用いて,様々な形質転換植物の高CO2応答について解析している。現在までに,通常のシロイヌナズナ野生型が高CO2生育条件下において老化の促進がみられるのに対し,ATL31過剰発現体では,それが抑制されることを明らかにした。今までの研究では,培地中の糖濃度を変化させることでC/N応答をモニターしてきたが,今後は大気中のCO2濃度を変化させることで,CO2/N応答についての解析を進める。

Research Products

• [Journal Article] The Arabidopsis ubiquitin ligases ATL31 and ATL6 control the defenseresponse as well as the carbon/nitrogen response (2012)
  • Author(s): Maekawa S
  • Journal Title: Plant Molecular Biology Volume: 79(web online)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification of 14-3-3 proteins as a target of ATL31 ubiquitin ligase, a regulator of the C/N response in Arabidopsis thaliana (2011)
  • Author(s): Takeo Sato
  • Journal Title: Plant Journal Volume: 68 Issue: 1 Pages: 137-146
  • DOI: 10.1111/j.1365-313x.2011.04673.x
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Carbon and nitrogen metabolism regulated by the ubiquitin-proteasome system (2011)
  • Author(s): Takeo Sato
  • Journal Title: Plant Signaling and Behavior Volume: 6 Issue: 10 Pages: 1465-1468
  • DOI: 10.4161/psb.6.10.17343
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The Arabidopsis NSL2 negatively controls systemic acquired resistance via hypersensitive response (2011)
  • Author(s): Asada Y
  • Journal Title: Plant Biotechnology Volume: 28 Issue: 1 Pages: 9-15
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.10.0913a
  • NAID: 10028258403
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sucrose transporter NtSUT4 from tobacco BY-2 involved in plant cell shape during miniprotoplast culture (2011)
  • Author(s): Okubo-Kurihara E
  • Journal Title: Journal of Plant Research Volume: 123 Issue: 3 Pages: 395-403
  • DOI: 10.1007/s10265-010-0377-7
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Arabidopsis thaliana 26S Proteasome Subunits RPT2a and RPT5a Are Crucial for Zinc Deficiency-Tolerance (2011)
  • Author(s): Sakamoto, T., Kamiya, T., Sako, K., Yamaguchi, J., Yamagami, M. and Fujiwara, T
  • Journal Title: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry Volume: 75 Issue: 3 Pages: 561-567
  • DOI: 10.1271/bbb.100794
  • NAID: 10028202007
  • ISSN: 0916-8451, 1347-6947
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] I Arabidopsis thaliana 26S Proteasome Subunits RPT2a and RPT5a Are Crucial for Zinc Deficiency-Tolerance (2011)
  • Author(s): Sakamoto T
  • Journal Title: Bioscience Biotechnology and Biochemistry Volume: 75 Pages: 561-567
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Control of endoreduplication of trichome by RPT2a, a subunit of 19S proteasome in Arabidopsis (2010)
  • Author(s): Sako K
  • Journal Title: Journal of Plant Research Volume: 123 Pages: 701-706
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] How does the plant proteasome control leaf size? (2010)
  • Author(s): Sako K
  • Journal Title: Plant Signaling and Behavior Volume: 5 Pages: 1119-1120
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] In planta observation of live fluorescent plant endoparasitic nematodes during early stages of infection (2010)
  • Author(s): Goto DB
  • Journal Title: Nematological Research Volume: 40 Pages: 15-19
  • Peer Reviewed
• [Book] Proteomics approach to study metabolic regulation mediated by ubiquitin-proteasome system in Arabidopsis. in Frontiers in Agriculture Proteome Research (2012)
  • Author(s): Yasuda S
  • Publisher: ISBN978-4-904633-99-1
• [Remarks]
  • URL: http://www.sci.hokudai.ac.jp/~jjyama/keitai2/Welcome.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.sci.hokudai.ac.jp/~jjyama/keitai2/Welcome.html