プロテオームによる環境変動に応答するSUMO化タンパク質の解析

• Project Area: Integrated analysis of strategies for plant survival and growth in response to global environmental changes
• Project/Area Number: 25119713
• 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: Kumamoto University
• Principal Investigator: 石田 喬志 熊本大学, 自然科学研究科, 特任助教 (00462656)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000); Fiscal Year 2014: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2013: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
• Keywords: SUMO / プロテオーム / 環境応答 / 植物 / シロイヌナズナ / 環境 / 蛋白質 / シグナル伝達

Outline of Annual Research Achievements

翻訳後修飾機構の一つであるSUMO は個体発生プログラムの制御と環境ストレス応答や病原菌の感染応答に関与し植物の安定的な生長を下支えする。しかし、植物細胞ではSUMO がどのようなタンパク質を修飾し機能制御を行っているかはほとんどわかっていない。本研究ではSUMO による生長制御の全容を明らかとするため、ストレス環境下でSUMO 化されるタンパク質を網羅的に単離同定する。環境変動時の生長制御にSUMOがどのように関与しているかを解明することを目標に研究を行った。
本年度は、前年度作成したタグ付きSUMO発現形質転換体を用いてSUMO化タンパク質の精製法の検討を行った。高度変性条件下におけるHis-IMACと免疫沈降による二段階精製により、バックグラウンドノイズが少ないSUMO化タンパク質群の精製法を確立した。その後、同法を用いてSUMO化タンパク質を濃縮し、LC/MS/MSによるSUMO化タンパク質の同定を行った。植物サンプルとしては、高度にSUMO化が促進される低温ストレスに曝露したものを用いた。結果として、200超のペプチド断片が同定され、一部には変異を導入したSUMO修飾の痕跡を含むものが検出された。この結果より、in vivoにおけるSUMO化標的タンパク質を得られたものと考えている。
さらに、SUMO化の痕跡が検出されたペプチド断片をコードする遺伝子のクローニングを行い、大腸菌を用いたsemi-in vitro SUMO化系によってSUMO化の検証を行った。その結果、少なくとも6種類のタンパク質がSUMO化されうることを確認した。これらのタンパク質は、いずれもSUMO化に関する報告はなく、本研究によってはじめて、SUMO化の可能性を提起したものである。

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] Plant peptide hormone signaling. (2015)
  • Author(s): Motomitsu A, Sawa S, Ishida T
  • Journal Title: Essays in Biochemistry Volume: in press
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A plant U-box protein, PUB4, regulates asymmetric cell division and cell proliferation in the root meristem. (2015)
  • Author(s): Kinoshita, A, Hove, C.A., Tabata, R., Yamada, M., Shimizu, N., Ishida, T., Yamaguchi K., Shigenobu, S., Takebayashi, Y., Iuchi, S., Kobayashi, M., Kurata, T., Wada, T., Seo, M., Hasebe, M., Bilou, I., Fukuda, H., Scheres, B., Heidstra, R., Sawa, S.
  • Journal Title: Development Volume: 142 Issue: 3 Pages: 444-453
  • DOI: 10.1242/dev.113167
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Heterotrimeric G proteins control stem cell proliferation through CLAVATA signaling in Arabidopsis. (2014)
  • Author(s): Ishida, T., Tabata, R., Yamada, M., Aida, M., Mitsumasu, K., Fujiwara, M., Yamaguchi, K., Shigenobu, S., Higuchi, M., Tsuji, H., Shimamoto, K., Hasebe, M., Fukuda, H., Sawa, S.
  • Journal Title: EMBO rep. Volume: 15 Issue: 11 Pages: 1202-1209
  • DOI: 10.15252/embr.201438660
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Light-dependent green gall formation induced by Meloidogyne incognita. (2014)
  • Author(s): Nishiyama, H., Nakagami, S., Todaka, A., Arita, T., Ishida, T., Sawa, S.
  • Journal Title: Nematology Volume: 16 Issue: 8 Pages: 889-893
  • DOI: 10.1163/15685411-00002814
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Differential Regulation of B2-type CDK Accumulation in Arabidopsis Roots. (2014)
  • Author(s): Okushima Y, Shimizu K, Ishida T, Sugimoto K, Umeda M
  • Journal Title: Plant Cell Reports Volume: in press
  • NAID: 120006537389
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The ATM-dependent DNA damage response acts as an upstream trigger for compensation in the fas1 mutation during Arabidopsis leaf development (2013)
  • Author(s): Hisagana T, Ferjani A, Horiguchi G, Ishikawa N, Fujikura U, Kubo M, Demura T, Fukuda H, Ishida T, Sugimoto K, Tsukaya H
  • Journal Title: Plant Physiol. Volume: 162(2) Issue: 2 Pages: 831-841
  • DOI: 10.1104/pp.113.216796
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Jasmonate controls leaf growth by repressing cell proliferation and the onset of endoreduplication while maintaining a potential stand-by mode (2013)
  • Author(s): Noir S, Bomer M, Takahashi N, Ishida T, Tsui TL, Balbi V, Shanahan H, Sugimoto K, Devoto A
  • Journal Title: Plant Physiol Volume: 161(4) Issue: 4 Pages: 1930-1951
  • DOI: 10.1104/pp.113.214908
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] GRASファミリー転写因子によるシロイヌナズナの細胞分裂と核内倍加の制御 (2015)
  • Author(s): 鈴木俊哉，Breuer Christian，石田喬志，鈴木孝征，東山哲也，杉本慶子，伊藤正樹
  • Organizer: 第56回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東京農業大学
  • Year and Date: 2015-03-18
• [Presentation] 根こぶ線虫が感染時に誘導する巨大細胞の成熟メカニズム (2015)
  • Author(s): 相良知実，Ngan Bui Thi，佐藤博，岩堀英晶，中上知，石田喬志，澤進一郎
  • Organizer: 第56回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東京農業大学
  • Year and Date: 2015-03-18
• [Presentation] CLE シグナル伝達系を介した線虫と植物の相互作用 (2015)
  • Author(s): 金丸由実，江島千佳，Ngan Bui Thi，山口泰華，中上知，石田喬志，澤進一郎
  • Organizer: 第56回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東京農業大学
  • Year and Date: 2015-03-18
• [Presentation] Heterotrimeric G proteinsはCLAVATAシグナル伝達経路と協調的に機能し茎頂分裂組織における細胞増殖の制御を行う (2015)
  • Author(s): 石田喬志，田畑亮，山田昌史，相田光宏，光増可奈子，樋口雅之，辻寛之，島本功，澤進一郎
  • Organizer: 第56回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東京農業大学
  • Year and Date: 2015-03-17
• [Presentation] 線虫感染過程におけるCLAVATAシグナル伝達系の関与 (2015)
  • Author(s): 中上知，江島千佳，Ngan Bui Thi，田畑亮，石田喬志，澤進一郎
  • Organizer: 第56回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東京農業大学
  • Year and Date: 2015-03-17
• [Presentation] Search for the regulators of early sporophyte development in Marchantia polymorpha (2015)
  • Author(s): Masaki Niwa，Yuuki Sakai，Asuka Higo，Motomu Endo，Ayako Yamaguchi，Kimitsune Ishizaki, Katsuyuki T. Yamato，Ryuichi Nishihama，Takashi Ishida， Shinichiro Sawa，Takayuki Kohchi，Takashi Araki
  • Organizer: 第56回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東京農業大学
  • Year and Date: 2015-03-16
• [Presentation] 植物特異的なGRASファミリー転写因子による細胞周期の制御 (2014)
  • Author(s): 鈴木俊哉, Christian Breuer, 石田喬志, 鈴木孝征, 東山哲也, 杉本慶子, 伊藤正樹
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2014-11-25
• [Presentation] シロイヌナズナの頂端分裂組織において細胞増殖と細胞分化の転換を担う分子機構 (2014)
  • Author(s): 石田喬志
  • Organizer: 日本動物学会九州支部・九州沖縄植物学会・日本生態学会九州地区 三学会合同熊本例会
  • Place of Presentation: 熊本大学
  • Year and Date: 2014-11-22
  • Invited
• [Presentation] ネコブセンチュウの誘引物質の解析 (2014)
  • Author(s): 澤進一郎, 西山英孝, 黒田凌, 有田哲矢, 中上知, 石田喬志
  • Organizer: 日本線虫学会第22回大会
  • Place of Presentation: 文部科学省研究交流センター
  • Year and Date: 2014-09-17
• [Presentation] 線虫感染過程におけるCLAVATAシグナル伝達系の関与 (2014)
  • Author(s): 中上知, 江島千佳, Ngan Bui Thi, 田畑亮, 佐藤博, 石田喬志, 澤進一郎
  • Organizer: 日本植物学会第78回大会
  • Place of Presentation: 明治大学
  • Year and Date: 2014-09-12
• [Presentation] Heterotrimeric G proteinsはCLAVATAシグナル伝達経路と協調的に機能し茎頂分裂組織の制御を行う (2014)
  • Author(s): 石田喬志, 田畑亮, 山田昌史, 相田光宏, 光増可奈子, 樋口雅之, 辻寛之, 島本功, 澤進一郎
  • Organizer: 日本植物学会第78回大会
  • Place of Presentation: 明治大学
  • Year and Date: 2014-09-12
• [Presentation] Involvement of CLE peptide signaling in nematode infection process. (2014)
  • Author(s): Nakagami S, Ejima C, Tabata R, Ishida T, Sawa S
  • Organizer: 25th International Conference on Arabidopsis Research
  • Place of Presentation: the University of British Columbia
  • Year and Date: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [Presentation] Heterotrimeric G proteins control stem cell proliferation through CLAVATA signaling in Arabidopsis. (2014)
  • Author(s): Ishida T, Tabata R, Yamada M, Sawa S
  • Organizer: 25th International Conference on Arabidopsis Research
  • Place of Presentation: the University of British Columbia
  • Year and Date: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [Presentation] Analysis of CLE peptide signaling in root apical meristem. (2014)
  • Author(s): Motomitsu A, Ishida T, Shimizu N, Yamada M, Sawa S
  • Organizer: 25th International Conference on Arabidopsis Research
  • Place of Presentation: the University of British Columbia
  • Year and Date: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [Presentation] The Anaphase-Promoting Complex/ Cyclosome Regulates Microtubule Structures through the Cell Cycle (2014)
  • Author(s): Shinichiro Komaki，Takashi Ishida，Jefri Heyman，Takahiro Hamada，Takashi Hashimoto，Lieven De Veylder，Keiko Sugimoto
  • Organizer: 第55回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 富山大学
• [Presentation] clv2エンハンサー突然変異体の単離と機能解析 (2014)
  • Author(s): 元満文音，志水法子，重信秀治，長谷部光泰，山口勝司，山田昌史，石田喬志，澤進一郎
  • Organizer: 第55回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 富山大学
• [Presentation] ペプチドホルモン受容体BAM1によるCLEペプチドシグナル伝達機構の解析 (2014)
  • Author(s): 志水法子，石田喬志，田畑亮，重信秀治，長谷部光泰，山口勝司，山田昌史，澤進一郎
  • Organizer: 第55回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 富山大学
• [Presentation] Analysis of CLAVATA signaling with the enhancer of peptide insensitive mutants. (2014)
  • Author(s): Takashi Ishida, Ryo tabata, Masashi Yamada, Katsushi Yamaguchi, Shuji Shigenobu, Shinichiro Sawa
  • Organizer: 第55回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 富山大学