細胞壁の構築と生理機能発現における膜交通の役割と分子機構の解析

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Plant cell wall as information-processing system
• Project/Area Number: 24114003
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 上田 貴志 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (10311333)
• Project Period (FY): 2012-06-28 – 2017-03-31
• Keywords: 細胞壁 / セルロース合成酵素 / ライブイメージング / 膜交通

Outline of Annual Research Achievements

細胞壁形成と膜交通の関連を探るべく，膜交通に異常をもつ変異体コレクションの中から細胞壁に異常を持つ変異体の探索をおこなった．その結果，これまで解析をおこなってきたvps9a-2変異体に加え，細胞膜における膜融合に異常を持つと考えられるsyp132変異体において，カロースの異常蓄積という興味深い表現型が観察された．また，SYP132タンパク質は，糖処理やストレス処理により細胞膜近傍に凝集すること，この凝集体の近傍にもカロースの蓄積が見られることが明らかとなった．これらの結果から，SYP132がカロースの合成もしくは蓄積において，何らかの重要な役割を担っていることが示された．
セルソース合成酵素の可視化解析も進めた．セルロース合成酵素には，3種類の異なるCESAタンパク質が含まれていることが報告されている．それらのうち二つのサブユニットを異なる蛍光タンパク質で標識し，その局在を超解像顕微鏡を用いて観察した結果，二つのサブユニットが必ずしも共局在しないという観察結果が得られた．今後，この結果についてさらに慎重に検証を進めていく．
ゼニゴケの油体の解析から，ゼニゴケの油体に細胞壁様の構造が存在する可能性が示唆された．さらに，油体膜には細胞質に多く蓄積しているイノシトールリン脂質が蓄積していること，油体の膜からクラスリン被覆小胞が形成されていることも見いだした．これらの結果は，油体の膜が細胞膜と類似の性質を有することを示している．今後，油体における細胞壁の存在を証明するべく研究を進めていく．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

研究計画に沿って順調に研究が進んでいる．

Strategy for Future Research Activity

ゼニゴケを用いた研究にさらに注力するとともに，ライブイメージング解析を強力に推し進める．

Research Products

• [Journal Article] AtNHX5 and AtNHX6 are Required for the Subcellular Localization of the SNARE Complex that Mediates the Trafficking of Seed Storage Proteins in Arabidopsis (2016)
  • Author(s): Wu, X., Ebine, K., Ueda, T. and Qiu, Q.
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 11 Pages: e0151658
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0151658
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Accumulation of fluorescent proteins derived from a trans-Golgi cisternal membrane marker and paramural bodies in interdigitated apoplastic space in Arabidopsis leaf epidermis (2016)
  • Author(s): Akita, K., Kobayashi, M., Sato, M., Kutsuna, N., Ueda, T., Toyooka, K., Nagata, N., Hasezawa, S., and Higaki, T.
  • Journal Title: Protoplasma Volume: in press Pages: in press
  • DOI: 10.1007/s00709-016-0955-1
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Distribution of RAB5-positive multivesicular endosomes and the trans-Golgi network in root meristematic cells of Arabidopsis thaliana (2016)
  • Author(s): Ito, E., Uemura, T., Ueda, T. (corresponding author), and Nakano, A.
  • Journal Title: Plant Biotech. Volume: in press Pages: in press
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.16.0218a
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Functional analyses of the plant-specific C-terminal region of VPS9a: the activating factor for RAB5 in Arabidopsis thaliana (2016)
  • Author(s): Sunada, M., Goh, T., Ueda, T. (corresponding author) and Nakano, A.
  • Journal Title: J. Plant Res. Volume: 129 Pages: 93-102
  • DOI: 10.1007/s10265-015-0760-5
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] SNARE Molecules in Marchantia polymorpha: Unique and Conserved Features of the Membrane Fusion Machinery (2016)
  • Author(s): Kanazawa, T., Era, A., Minamino, N., Shikano, Y., Fujimoto, M., Uemura, T., Nishihama, R., Yamato, K.T., Ishizaki, K., Nishiyama, T., Kohchi, T., Nakano, A. and Ueda, T.
  • Journal Title: Plant Cell Phys. Volume: 57 Pages: 307-324
  • DOI: 10.1093/pcp/pcv076
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The naming of names: guidelines for gene nomenclature in Marchantia (2016)
  • Author(s): Bowman, J. L., Araki, T., Arteaga-Vazquez, M. A., Berger, F., Dolan, L., Haseloff, J., Ishizaki, K., Kyozuka, J., Lin, S., Nagasaki, H., Nakagami, H., Nakajima, K., Nakamura, Y., Ohashi-Ito, K., Sawa, S., Shimamura, M., Solano, R., Tsukaya, H., Ueda, T., Watanabe, Y., Yamato, K. T., Zachgo, S. and Kohchi, T.
  • Journal Title: Plant Cell Phys. Volume: 57 Pages: 257-261
  • DOI: 10.1093/pcp/pcv193
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Anthocyanin Vacuolar Inclusions Form by a Microautophagy Mechanism (2015)
  • Author(s): Chanoca, A., Kovinich, N., Burkel, B., Stecha, S., Bohorquez-Restrepo, A., Ueda, T., Eliceiri, KW., Grotewold, E. and Otegui, MS.
  • Journal Title: Plant Cell Volume: 27 Pages: 2545-2559
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1105/tpc.15.00589
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Guanine nucleotide exchange factor 2 for Rab5 proteins coordinated with GLUP6/GEF regulates the intracellular transport of the proglutelin from the Golgi apparatus to the protein storage vacuole in rice endosperm (2015)
  • Author(s): Wen, L., Fukuda, M., Sunada, M., Ishino, S., Ishino, Y., Okita, W.T., Ogawa, M., Ueda, T. and Kumamaru, T.
  • Journal Title: J. Exp. Bot. Volume: 66 Pages: 6137-6147
  • DOI: 10.1093/jxb/erv325
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Roles of membrane trafficking in plant cell wall dynamics (2015)
  • Author(s): Ebine, K., and Ueda, T.
  • Journal Title: Front. Plant Sci. Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.3389/fpls.2015.00878
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 細胞壁の構築・維持と膜交通システム (2015)
  • Author(s): 海老根一生，上田貴志
  • Journal Title: 植物の生長調節 Volume: 50 Pages: 43-49
• [Book] 植物細胞壁実験法 (2016)
  • Author(s): 伊藤瑛海，藤本優，石井みどり，上田貴志（分担執筆）
  • Total Pages: 403
  • Publisher: 弘前大学出版会