天然物リガンドによるイオンチャネルの活性化と植物Ｋチャネルの選択的阻害剤の探索

• Project Area: Chemical Biology using bioactive natural products as specific ligands: identification of molecular targets and regulation of bioactivity
• Project/Area Number: 24102504
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 浜本 晋 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10533812)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000); Fiscal Year 2013: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2012: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
• Keywords: イオンチャネル / 葉枕 / ジャスモン酸配糖体 / パッチクランプ

Outline of Annual Research Achievements

マメ科植物のアメリカネムノキは、夜は葉を閉じ、朝になると葉を開く就眠運動を行うことにより、寒冷耐性と乾燥耐性を獲得してい る。これまでにジャスモン酸配糖体((-)-LCF)による就眠運動の誘導が報告されているが、就眠運動の分子機構の全容は未だ解明さ れていない。これまでに、((-)-LCF)が葉の付け根の葉枕に含まれる運動細胞の収縮を誘導することによって就眠運動が起きることを報告した(Plant Physiol 2011)。細胞収縮にはイオンチャネルの活性化による浸透圧の調節機構の関与が推察される。本研究では 、申請者らが独自に改良した高感度パッチクランプ装置を用いて天然物リガンドとその制御下にあるイオンチャネルの同定を行い、就眠運動の分子メカニズムの全容を解明することを目的としている。アメリカネムノキの葉枕の運動細胞のプロトプラストを作成してパッチクランプ実験を行ったところK+が細胞から流出する電流を検出した。本プロトプラストをLCFを用いて処理したところK+流出電流に変化は見られなかったため、LCFは直接K+チャネルを活性化するのではなく、細胞内からのK+チャネルの制御もしくは何らかの受容体を介してK+チャネルを制御していることが推察された。次に、細胞質内に該当するパッチクランプピペットにLCFを添加してK+電流 とCa2+電流を観察したところ、いずれの電流にも変化は見出されなかった。植物の代表的な運動細胞である気孔を形成する孔辺細胞では、細胞の収縮にはイオンチャネルのリン酸化が必要であることが近年明らかになっている。葉枕の運動細胞においても同様の制御機構が存在することが予想される。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] The jasmonate-responsive GTR1 transporter is required for gibberellin-mediated stamen development in Arabidopsis (2015)
  • Author(s): H. Saito, T. Oikawa, S. Hamamoto, Y. Ishimaru, T. Utsumi, J. Chen, M. Kanamori, Y. Sasaki-Sekimoto, M. Shimojima, S. Masuda, Y. Kamiya, M. Seo, N. Uozumi, M. Ueda, H. Ohta, A
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 6 Issue: 1 Pages: 6095-6095
  • DOI: 10.1038/ncomms7095
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] HKT transporters mediate salt stress resistance in plants: from structure and function to the field. (2015)
  • Author(s): Hamamoto, S., Horie, T., Hauser, F., Deinlein, U., Schroeder J.I. and Uozumi, N.
  • Journal Title: Current Opinion in Biotechnology Volume: 32 Pages: 113-120
  • DOI: 10.1016/j.copbio.2014.11.025
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Molecular bases of multimodal regulation of a fungal transient receptor potential (TRP) channel (2013)
  • Author(s): Ihara M,Hamamoto S, Miyanoiri Y, Takeda M, Kainosho M, Yabe I, Uozumi N, Yamashita A
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry Volume: (in press) Issue: 21 Pages: 15303-17
  • DOI: 10.1074/jbc.m112.434795
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 酵母の刺激応答性TRPチャネルとtrp欠損酵母を用いたイオン輸送体測定系の構築 (2015)
  • Author(s): 浜本晋、森泰生、矢部勇、Armando Carpaneto、魚住信之
  • Organizer: 日本農芸化学会2015年度大会
  • Place of Presentation: 岡山大学（岡山県岡山市）
  • Year and Date: 2015-03-28 – 2015-03-30
• [Presentation] ジャスモン酸輸送体による非傷害部位における傷害応答抑制機構 (2015)
  • Author(s): 石丸泰寛、及川貴也、鈴木健史、松浦英幸、高橋公咲、浜本晋、魚住信之、清水崇史、瀬尾光範、太田啓之、上田実
  • Organizer: 日本農芸化学会2015年度大会
  • Place of Presentation: 岡山大学（岡山県岡山市）
  • Year and Date: 2015-03-28 – 2015-03-30
• [Presentation] アメリカネムノキの就眠運動に関わるK+チャネルの機能解析 (2015)
  • Author(s): 及川貴也、鈴木健史、石丸泰寛、浜本晋、宗正晋太郎、村田芳行、魚住信之、上田実
  • Organizer: 日本農芸化学会2015年度大会
  • Place of Presentation: 岡山大学（岡山県岡山市）
  • Year and Date: 2015-03-28 – 2015-03-30
• [Presentation] シロイヌナズナNa輸送体AtHKT1の花器官の形成への関与 (2015)
  • Author(s): 浜本晋、平林一輝、加藤恵，堀江智明、Schroeder, J.I., Blumwald E., 横山隆亮、西谷和彦、石川敦司，魚住信之
  • Organizer: 第56回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東京農業大学（東京都）
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [Presentation] ジャスモン酸輸送体は，非傷害部位での過剰な傷害応答を抑制する (2015)
  • Author(s): 石丸泰寛，及川貴也，鈴木健史，松浦英幸，高橋公咲，浜本晋，魚住信之，清水崇史，瀬尾光範，太田啓之，上田実
  • Organizer: 第56回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東京農業大学（東京都）
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [Presentation] アメリカネムノキの就眠運動を制御する外向きK+チャネル (2015)
  • Author(s): 及川貴也，鈴木健史，石丸泰寛，浜本晋，宗正晋太郎，村田芳行，魚住信之，上田実
  • Organizer: 第56回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東京農業大学（東京都）
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [Presentation] ジャスモン酸応答性GTR1/NPF2.10トランスポータはジベレリンを介して雄ずいの発達を促進する (2014)
  • Author(s): 佐藤(金森)美有、斉藤洸、関本(佐々木)結子、及川貴也、浜本晋、石丸泰寛、内海知弥、陳静、菅野裕理、増田真二、神谷勇治、瀬尾光範、魚住信之、上田実、太田啓之
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [Presentation] Ca2+結合タンパク質の脂質修飾による細胞膜への移行 (2014)
  • Author(s): 齋藤俊也, 武藤潤, 小林真由美, 佐藤陽子, 浜本晋, 魚住信之
  • Organizer: 化学系学協会東北大会
  • Place of Presentation: 山形大学米沢キャンパス（山形県米沢市）
  • Year and Date: 2014-09-20 – 2014-09-21
• [Presentation] 動物・植物のオルガネラ膜イオン輸送体の酵母液胞膜を用いた機能解析 (2014)
  • Author(s): 浜本 晋, 村西敏郎, 齋藤俊也, 馬渕志奈, 矢部勇, Carpaneto, A., 魚住信之
  • Organizer: 第66回日本生物工学会大会
  • 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: 2014-09-09 – 2014-09-11
• [Presentation] Characterization of YVC1 Channel in Yeast Vacuolar Membrane (2012)
  • Author(s): Shin Hamamoto, Yasuo Mori, Isamu Yabe, Nobuyuki Uozumi
  • Organizer: 2012 International Ion Channel Conference
  • Place of Presentation: Jeju, Korea
• [Presentation] 植物K流入系チャネルAKT1のリン酸化活性制御 (2012)
  • Author(s): 浜本晋 中山浩太 松本尚樹 佐藤裕樹 七谷圭 魚住信之
  • Organizer: 創立90周年記念 第64回日本生物工学会大会
  • Place of Presentation: 神戸市
• [Presentation] 真菌由来TRPチャネルのマルチモーダル制御の分子基盤 (2012)
  • Author(s): 伊原誠,浜本晋,宮ノ入洋平,武田光広,甲斐荘正恒,矢部勇,魚住信之,山下敦子
  • Organizer: 第35回日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 福岡市
• [Presentation] Membrane transport system conferring the salinity tolerance to bacteria and plant cells.
  • Author(s): Uozumi, N., Nanatani K., and Hamamoto, S.
  • Organizer: 6th Japan-Finland Biotechnology Symposium 2012
  • Place of Presentation: Sendai
• [Presentation] 真菌由来TRPチャネルのマルチモーダル制御の分子基盤
  • Author(s): 伊原誠、浜本晋、宮ノ入洋平、武田光広、甲斐荘 正恒、矢部勇、魚住信之、山下敦子
  • Organizer: 第8回TRPチャネル研究会TRP Channel Conference
  • Place of Presentation: 岡崎市
• [Book] Regulatory mechanism of plant nyctinastic movement: An ion channel-related plant behavior;Plant Electrophysiology (2013)
  • Author(s): Ishimaru, Y., Hamamoto, S., Uozumi N., and Ueda, M
  • Publisher: Spring-Verlag, Berlin Heidelberg