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植物K+チャネルの阻害剤による活性調節機構とイオン透過孔の構造解析

Publicly Offered Research

Project AreaChemical Biology using bioactive natural products as specific ligands: identification of molecular targets and regulation of bioactivity
Project/Area Number 26102711
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

浜本 晋  東北大学, 工学研究科, 助教 (10533812)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2015: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2014: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Keywordsチャネル / 気孔 / 阻害剤 / 植物 / K+チャネル / イオン輸送体
Outline of Annual Research Achievements

動物のK+チャネルと異なり、植物K+チャネルの選択的な阻害剤は報告されていない。植物の葉の表皮に存在し、二酸化炭素を取り込み酸素を排出するガス交換装置である気孔の開口運動は膜電位の過分極化によって活性化するK+チャネルKAT1とKAT2による細胞内へのK+の取り込みが必要である。二酸化炭素の取り込みには気孔の開口が必要であるが、長時間の開口や乾燥条件下では過剰な水分の蒸散により植物が乾燥ストレスに晒されることが知られている。気孔に発現するK+チャネルの人為的な活性調節により気孔の開度の調節が可能と考えられる。本研究ではKAT1の活性阻害剤の探索を行った。K+チャネルは四量体化によって機能分子として働いており、その高次構造は哺乳類のNa+チャネルが機能を示す一量体構造と類似している。以上の知見より、Na+チャネルの阻害剤として報告されているフグ毒のテトロドトキシンとその類似構造物を候補阻害剤としてKAT1のチャネル活性への影響をアフリカツメガエル蘭語細胞の発現系を用いた二電極膜電位固定法によって検討した。その結果、100 マイクロM 5-11,dideoxy TTXと4,9- anhydro5-11,dideoxy TTXによってKAT1チャネル活性が50 %程度の抑制される事を見出した。 TTX類は、Na+チャネルのイオン透過孔を囲むように配位しているアスパラギン酸、グルタミン酸、リシン、アラニン (DEKAリング)に結合することが報告されている。KAT1の透過孔にはDEKAリングが保存されていないため、TTXによるKAT1の阻害機構は不明であり、今後の解析が必要である。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2017 2016 2015

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] GTR1 is a jasmonic acid and jasmonoyl-l-isoleucine transporter in Arabidopsis thaliana.2017

    • Author(s)
      Ishimaru, Y., Oikawa, T., Suzuki, T., Takeishi, S., Matsuura, H., Takahashi, K., Hamamoto, S., Uozumi, N., Shimizu, T., Seo, M., Ohta, H., and Ueda, M.
    • Journal Title

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      Volume: 81 Issue: 2 Pages: 249-255

    • DOI

      10.1080/09168451.2016.1246174

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [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

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 浸透圧ストレスで誘導される大腸菌のフロック形成機構の解析2017

    • Author(s)
      菅原慶太,早坂俊亮,浜本 晋,井原邦夫,斎藤浩美,小林 弘,魚住 信之
    • Organizer
      日本農芸化学会2017年度大会
    • Place of Presentation
      京都女子大学 (京都市)
    • Year and Date
      2017-03-18
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 高浸透圧条件下における大腸菌機械受容チャネルYbdGのC末端領域の機能解析2017

    • Author(s)
      雨宮駿, 豊田隼斗, 浜本晋, 鎌形清人, 古田忠臣, 井原邦夫, 斎藤浩美, 小林弘, 魚住信之
    • Organizer
      日本農芸化学会2017年度大会
    • Place of Presentation
      京都女子大学 (京都市)
    • Year and Date
      2017-03-18
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 出芽酵母のストレス応答に関わる新規4つの陽イオンチャネルの機能解析2017

    • Author(s)
      上原千央、星直美、浜本晋、魚住信之
    • Organizer
      日本農芸化学会2017年度大会
    • Place of Presentation
      京都女子大学 (京都市)
    • Year and Date
      2017-03-18
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Inhibition of Arabidopsis K+ channel by flavonoids2017

    • Author(s)
      遠藤晃輔, 浜本晋, 魚住信之
    • Organizer
      第58回日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      鹿児島大学 (鹿児島市)
    • Year and Date
      2017-03-16
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] シロイヌナズナのathkt1欠損株におけるNa, K循環と蓄積の解析2017

    • Author(s)
      竹林昂亮,菊永英寿,加藤恵,横山隆亮,西谷和彦,渡部浩司,須田利美,黒森崇,石川敦司,堀江智明,鈴井伸郎,尹永根,河地有木,藤巻秀,樋口恭子,森泉,浜本晋,魚住信之
    • Organizer
      第58回日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      鹿児島大学 (鹿児島市)
    • Year and Date
      2017-03-16
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 大腸菌K取込みトランスポーターKupの機能解析2016

    • Author(s)
      Ellen, 星直美,蘇怡欣,七谷圭,浜本晋,魚住信之
    • Organizer
      第68回日本生物工学会大会
    • Place of Presentation
      富山国際会議 (富山市)
    • Year and Date
      2016-09-26
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] ホスファチジルイノシトールリン酸による酵母液胞膜Ca2+チャネルTRPY1の活性調節機構の解析2016

    • Author(s)
      浜本晋, 矢部勇, 森泰生, 魚住信之
    • Organizer
      第89回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      仙台国際センター (仙台市)
    • Year and Date
      2016-09-25
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Lipidation of Arabidopsis CPK6 promotes the plasma membrane targeting and the stomata closure mediated by activation of SLAC1 in Arabidopsis guard cells2016

    • Author(s)
      Saito, S., Hamamoto, S., Sato, Y., Uozumi, N., Hashimoto, K., Kudla, J., Utsumi, T., Moriya, K., Tozawa, Y., and Yamauchi, S.
    • Organizer
      International workshop on Plant Membrane Biology
    • Place of Presentation
      Annapolis Maryland, USA
    • Year and Date
      2016-06-05
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] C-terminal cytosolic region of YVC1 is involved in regulation of calcium channel activity in yeast vacuolar membrane2016

    • Author(s)
      Hamamoto, S., Yabe, I. and Uozumi, N.
    • Organizer
      International workshop on Plant Membrane Biology
    • Place of Presentation
      Annapolis Maryland, USA
    • Year and Date
      2016-06-05
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Wound-inducible GTR1 transporter is involved in JA-Ile translocation during wound response in Arabidopsis2016

    • Author(s)
      Oikawa,T., Ishimaru, Y., Takeishi, S., Matsuura, H., Takahashi, K., Hamamoto, S., Uozumi, N., Shimizu, T., Seo, M., Ohta, H., and Ueda., M.
    • Organizer
      International workshop on Plant Membrane Biology
    • Place of Presentation
      Annapolis Maryland, USA
    • Year and Date
      2016-06-05
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Regulatory mechanism of TRP channel in yeast tonoplast2015

    • Author(s)
      Hamamoto, S., Yabe, I., and Uozumi, N.
    • Organizer
      2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (PACIFICHEM 2015)
    • Place of Presentation
      Honolulu Hawai,USA
    • Year and Date
      2015-12-15
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2014-04-04   Modified: 2018-03-28  

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