可視化とオルガネラ機能解析から探る植物の機能発現メカニズム

• Project Area: Plant regulatory systems that control developmental interactions between meristems and lateral organs
• Project/Area Number: 23012010
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 上田 貴志 東京大学, 大学院・理学系研究科, 准教授 (10311333)
• Project Period (FY): 2011 – 2012
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥6,400,000 (Direct Cost: ¥6,400,000); Fiscal Year 2012: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2011: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
• Keywords: バイオイメージング / オルガネラ / 膜交通 / 高次機能

Research Abstract

タバコにおけるエンドサイトーシス,の可視化と,そこで機能する分子の特定および機能解析を行うべく研究を継続した.その結果,エンドサイトーシスが誘導された際にエンドソームとトランスゴルジネットワークの中間的性質を有するオルガネラが出現することを見いだした.また,この過程に複数のRAB11ホモログが関与していることも明らかにした.陸上植物でRAB11ホモログは極端に多様化しているが,我々の研究結果により,この多様化が植物のトランスゴルジネットワークやエンドソームの機能発現に深く関わっていることが示された.
ゼニゴケを用いた解析においては,ゼニゴケのRAB5ホモログの機能解析に進展があった.ゼニゴケにも被子植物と同様に2種類のRAB5が存在する.このうち動物のRAB5のオルソログであるMpRAB5は液胞輸送経路において機能することが示された.この結果は,保存形RAB5の機能が陸上植物で良く保存されていることを示している.一方,植物特異的なRAB5であるARAグループについては,陸上植物においてその機能が大きく多様化していることが示された.シロイヌナズナのARA6がエンドソームから細胞膜への輸送を制御しているのに対し,ゼニゴケのARA6ホモログ(MpARA6)は葉緑体への輸送に関与していることが明らかとなったのである.これらの結果から,新たなRAB GTPaseの獲得が,植物における膜交通経路の多様化に深く関与していることが改めて示された.

Research Products

• [Journal Article] Arabidopsis RABA1 GTPases are involved in transport between the trans-Golgi network and the plasma membrane, and are required for salinity stress tolerance. (2013)
  • Author(s): Rin Asaoka, Tomohiro Uemura, Jun Ito, Masaru Fujimoto, Emi Ito, Takashi Ueda, Akihiko Nakano
  • Journal Title: The Plant Journal Volume: 73 Issue: 2 Pages: 240-249
  • DOI: 10.1111/tpj.12023
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] crotubule stability affects the unique motility of F-actin in Marchantia polymorp (2013)
  • Author(s): Atsuko Era, Natsularo Kutsuna, Taktiai Higaki. Seiichjro Hasezava, Akihiko Nakano, Takashi Ieda
  • Journal Title: Journal of Plant Research Volume: 126 Issue: 1 Pages: 113-119
  • DOI: 10.1007/s10265-012-0496-4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Flowering time modulation by a vacuolar SNARE via FLOWERING LOCUS C in Arabidopsis thaliana. (2012)
  • Author(s): Ebine, et al.,
  • Journal Title: PLoS One Volume: 7(7) Issue: 7 Pages: e42239-e42239
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0042239
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] cis-Golgi proteins accumulate near the ER exit sites and act as the scaffold for Golgi regeneration after brefeldin A treatment in tobacco BY-2 cells. (2012)
  • Author(s): Ito Y, Uemura T, Shoda K, Fujimoto M. Ueda T, Nakano A
  • Journal Title: Mol. Biol. Cell. Volume: 23 Issue: 16 Pages: 3203-3214
  • DOI: 10.1091/mbc.e12-01-0034
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The Arabidopsis ARF-GTP exchange factor, GNOM, mediates transport required for innate immunity and focal accumulation of PEN1 (2012)
  • Author(s): Mads Eggert Nielsen, Angela Feechan, Henrik Böhlenius, Takashi Ueda, and *Hans Thordal-Christensen
  • Journal Title: Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. Volume: 109 Issue: 28 Pages: 11443-11448
  • DOI: 10.1073/pnas.1117596109
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Statistical organelle dissection of Arabidopsis guard cells using image database LIPS. (2012)
  • Author(s): Higaki, et al.
  • Journal Title: Sci Rep. Volume: 2 Issue: 1 Pages: 405-405
  • DOI: 10.1038/srep00405
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Qa-SNAREs localized to the trans-Golgi network regulate multiple transport pathways and extracellular disease resistance in plants (2012)
  • Author(s): Uemura, et al.
  • Journal Title: PNAS Volume: 109(5) Issue: 5 Pages: 1784-9
  • DOI: 10.1073/pnas.1115146109
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dynamic behavior of clathrin in Arabidopsis thaliana unveiled by live imaging (2012)
  • Author(s): Ito E, Fujimoto M, Ebine K, Uemura T, Ueda T, Nakano A
  • Journal Title: Plant Journal Volume: 69 Issue: 2 Pages: 204-216
  • DOI: 10.1111/j.1365-313x.2011.04782.x
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 細胞壁資材の細胞内輸送-植物の膜交通と細胞壁- (2012)
  • Author(s): 藤本優, 上田貴志
  • Journal Title: 遺伝 Volume: 66 Pages: 47-52
• [Journal Article] A membrane trafficking pathway regulated by the plant-specific RAB GTPase ARA6 (2011)
  • Author(s): Ebine K, Fujimoto M, Okatani Y, Nishiyama T, Gob T, Ito E, Dainobu T, Nishitani A, Uemura T, Sato MH, Thordal-Christensen H, Tsutsumi N, Nakano A, Ueda T
  • Journal Title: Nature Gell Biology Volume: 13 Issue: 7 Pages: 853-859
  • DOI: 10.1038/ncb2270
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] AUNGUSTIFOLIA, a plant homolog of CtBP/BARS, functions outside the nucleus (2011)
  • Author(s): Minamisawa N, Sato M, Cho K-H, Ueno H, Takeuchi K, Kajiwara M, Yamato KT, Ohyama K, Toyooka K, Kim G-T, Horiguchi G, Takano H, Ueda T, and Tsukaya H
  • Journal Title: Plant J Volume: 68 Issue: 5 Pages: 788-799
  • DOI: 10.1111/j.1365-313x.2011.04731.x
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Qualitative difference between "bulb" membranes and other vacuolar membranes (2011)
  • Author(s): Saito, C.
  • Journal Title: Plant Signal.Behav. Volume: 6 Issue: 12 Pages: 1914-1917
  • DOI: 10.4161/psb.6.12.18061
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The occurrence of 'bulbs', a complex configuration of the vacuolar membrane, is affected by mutations of vacuolar SNARE and phospholipase in Arabidopsis (2011)
  • Author(s): Saito, et al.
  • Journal Title: Plant Journal Volume: 68(1) Issue: 1 Pages: 64-73
  • DOI: 10.1111/j.1365-313x.2011.04665.x
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 陸上植物固有の膜父通制御因子が植物の新たな細胞内輸送経路を開拓した (2011)
  • Author(s): 海老根一生, 上田貴志
  • Journal Title: ライフサイエンス新着論文レビュー
• [Journal Article] Direct metal recognition by guanine nucleotide exchange factor in the initial step of exchange reaction
  • Author(s): Uejima T., et al.
  • Journal Title: Acta Cryst. D Volume: (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The physiological role of SYP4 in the abiotic stress response.
  • Author(s): Uemura T., et al.
  • Journal Title: Plant Signaling & Behavior Volume: (In press)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 植物におけるポストゴルジ輸送経路の多様化と進化 (2012)
  • Author(s): 上田貴志
  • Organizer: 日本植物学会第76回大会
  • Place of Presentation: 姫路(招待講演)
  • Year and Date: 2012-09-16
• [Presentation] How plants acquired novel membrane trafficking pathways (2011)
  • Author(s): 上田貴志
  • Organizer: 第84回生化学会大会
  • Place of Presentation: 京都(招待講演)
  • Year and Date: 2011-09-24
• [Presentation] 植物はいかに独自の膜交通システムを構築したか (2011)
  • Author(s): 上田貴志
  • Organizer: 日本植物学会第75回大会
  • Place of Presentation: 東京(招待講演)
  • Year and Date: 2011-09-18
• [Presentation] Diversification of post-Golgi trafficking pathways among land plants (2011)
  • Author(s): Takashi Ueda
  • Organizer: XVIII International Botanical Congress
  • Place of Presentation: Melbourne, Australia(招待講演)
  • Year and Date: 2011-07-25
• [Book] Endocytosis in plants(分担執筆) (2012)
  • Author(s): Ueda, et al.
  • Total Pages: 336
  • Publisher: Springer
• [Patent(Industrial Property Rights)] 植物特異的膜交通経路の活性化による環境ストレス耐性植物の開発 (2011)
  • Inventor(s): 上田貴志, 稲田のりこ
  • Industrial Property Rights Holder: 東京大学, 奈良先端科学技術大学院大学
  • Filing Date: 2011-11-11
  • Overseas