ユビキチンカスケードが関わるＣ／Ｎバランスと高ＣＯ２応答の全容解明

• Project Area: Comprehensive studies of plant responses to high CO2 world by an innovative consortium of ecologists and molecular biologists
• Project/Area Number: 24114701
• 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, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (10183120)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥26,000,000 (Direct Cost: ¥20,000,000、Indirect Cost: ¥6,000,000); Fiscal Year 2013: ¥13,000,000 (Direct Cost: ¥10,000,000、Indirect Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2012: ¥13,000,000 (Direct Cost: ¥10,000,000、Indirect Cost: ¥3,000,000)
• Keywords: ユビキチンリガーゼ / 代謝 / タンパク質分解 / 地球環境 / バイオマス / 栄養学 / 植物 / 膜交通

Research Abstract

本研究計画では，高CO2条件下におけるC/N応答制御の分子ネットワーク全容解明を目指している。今年度は，計画1），2）のタンパク質相互作用に着目したC/Nシグナル伝達の分子基盤解析に加えて，3）CO2/Nによる植物の成長制御に関しても「花成」および「老化」に着目した生理学的解析を進めた。
1)詳細な生化学的解析と形質転換植物の解析を実施し，ATL31と14-3-3との相互作用と機能にリン酸化が必須であることを証明し，また，そのキナーゼの同定を進めた[J. Bio. Chem. 2014]。
2)ATL31がSNAREタンパク質SYP121との相互作用によりパピラ形成を制御し，うどん粉病耐性に関与することを証明した[Plant Physiol. 2014]。
3) ATL31と14-3-3等関連遺伝子導入植物を用いて，高CO2条件下で応答実験を実施した。高CO2（700 ppm）条件下では，野生型において老化の促進が観察されるが，ATL31過剰発現体ではその抑制が，またATL31KO変異体ではその亢進が観察できた。これにより，ATL31がC/N応答だけでなく，CO2/N応答にも関与することを証明した。また，その老化に関与する転写因子の同定に成功した[Plant Cell Physiol. 2014; Plant Signal. Behav. 2014]。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Ubiquitin ligase ATL31 functions in leaf senescence in response to the balance between atmospheric CO_2 and nitrogen availability in Arabidopsis (2014)
  • Author(s): Aoyama S, Huarancca Reyes T, Guglielminetti L, Yu L, Morita Y, Sato T, Yamaguchi J
  • Journal Title: Plant Cell Physiol Volume: 55 Issue: 2 Pages: 293-305
  • DOI: 10.1093/pcp/pcu002
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Phosphorylation of Arabidopsis ubiquitin ligase ATL31 is critical for plant C/N-nutrient response under control of 14-3-3 stability (2014)
  • Author(s): Yasuda S, Sato T, Maekawa S, Aoyama S, Fukao Y, Yamaguchi J
  • Journal Title: J. Biol. Chem. online before publication Volume: (印刷中) Issue: 22 Pages: 15179-15193
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.533133
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Regulation of senescence under elevated atmospheric CO2 via ubiquitin modification. (2014)
  • Author(s): Aoyama S, Lu Y, Sato T, Yamaguchi J
  • Journal Title: Plant Signaling Behavior Volume: -
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Proteomics analysis reveals a highly heterogenous proteasome composition and the post-translational regulation of peptidase activity under pathogen signaling in plants (2013)
  • Author(s): Sun HH, Fukao Y, Ishida S, Yamamoto H, Maekawa S, Fujiwara M, Sato T, Yamaguchi J
  • Journal Title: J. Proteome Res Volume: 12 Issue: 11 Pages: 5084-5095
  • DOI: 10.1021/pr400630w
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Arabidopsis transcriptional repressor ERF9 participates in resistance against necrotrophic fungi (2013)
  • Author(s): Maruyama Y, Yamoto N, Suzuki Y, Chiba Y, Yamazaki K, Sato T, Yamaguchi J
  • Journal Title: Plant Sci Volume: 213 Pages: 79-87
  • DOI: 10.1016/j.plantsci.2013.08.008
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Changes in mRNA stability associated with cold stress in Arabidopsis cells (2013)
  • Author(s): Chiba Y, Mineta K, Hirai MY, Suzuki S, Kanaya S, Takahashi H, Onouchi H, Yamaguchi J, Naito S
  • Journal Title: Plant Cell Physiol Volume: 54 Issue: 2 Pages: 180-194
  • DOI: 10.1093/pcp/pcs164
  • NAID: 10031145661
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Assay for proteasome-dependent protein degradation and ubiquitinated proteins (2013)
  • Author(s): Sato T, Sako K, Yamaguchi J
  • Journal Title: Methods in Molecular Biology Volume: 1072 Pages: 655-663
  • DOI: 10.1007/978-1-62703-631-3_45
  • ISBN: 9781627036306, 9781627036313
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] C/Nバランス調節による植物の代謝・成長戦略 (2013)
  • Author(s): 佐藤長緒，山口淳二
  • Journal Title: 化学と生物 Volume: 51 Pages: 763-772
  • NAID: 130004707380
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The Arabidopsis ubiquitin ligases ATL31 and ATL6 control the defense response as well as the C/N response (2012)
  • Author(s): Shugo Maekawa
  • Journal Title: Plant Mol. Biol. Volume: 79 Issue: 3 Pages: 217-227
  • DOI: 10.1007/s11103-012-9907-0
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sugar-inducible RPT2a, a subunit of 26S proteasome, participates in sugar response in <i>Arabidopsis</i> (2012)
  • Author(s): Huihui Sun
  • Journal Title: Plant Biotechnology Volume: 29 Issue: 3 Pages: 279-284
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.12.0409a
  • NAID: 10030804760
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Arabidopsis RPT2a, 19S proteasome subunit, regulates gene silencing via DNA methylation (2012)
  • Author(s): Kaori Sako
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 7 Issue: 5 Pages: e37086-e37086
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0037086
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 序論：酵母から動植物まで包括するユビキチン-プロテアソーム系の新展開 (2012)
  • Author(s): 山口淳二，畠山鎮次
  • Journal Title: 生化学 Volume: 84 Pages: 407-408
  • NAID: 10030809250
• [Journal Article] 植物のRING型ユビキチンリガーゼとプロテアソームシステムの機能 (2012)
  • Author(s): 前川修吾，佐古香織，佐藤長緒
  • Journal Title: 生化学 Volume: 84 Pages: 416-424
• [Journal Article] 植物26Sプロテアソームの多様な機能-「品質管理」にとどまらず器官サイズや遺伝子サイレンシングなど様々な現象を制御- (2012)
  • Author(s): 佐古香織
  • Journal Title: 化学と生物 Volume: 50 Pages: 232-234
• [Presentation] ユビキチン-プロテアソームシステムによるC/N代謝制御の分子基盤-シロイヌナズナからマイクロトマトへ (2012)
  • Author(s): 山口淳二
  • Organizer: シンポジウム「遺伝子組換え技術を利用した植物の代謝制御」，日本植物細胞分子生物学会（生駒）大会・シンポジウム
  • Place of Presentation: 奈良先端大学院大学（生駒市）
  • Year and Date: 2012-08-03
  • Invited
• [Book] Assay for proteasome-dependent protein degradation and ubiquitinated proteins in “Plant Proteomics: Methods and Protocols, 2nd edition" (2013)
  • Author(s): Sato T, Sako K, Yamaguchi J
  • Total Pages: 6
  • Publisher: Humana Press
• [Book] Frontiers in Agriculture Proteome Research (2012)
  • Author(s): Yasuda S, Maekawa S, Sato T, Yamaguchi J
  • Total Pages: 6
  • Publisher: Proteomics approach to study metabolic regulation mediated by ubiquitin-proteasome system in Arabidopsis.
• [Remarks] 山口・千葉研究室
  • URL: http://www.sci.hokudai.ac.jp/~jjyama/keitai2/Welcome.html
• [Remarks] 山口・千葉研究室
  • URL: http://www.sci.hokudai.ac.jp/~jjyama/keitai2/Welcome.html