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1994 Fiscal Year Annual Research Report

植物細胞における液胞機能のダイナミクス

Research Project

Project/Area Number 05304005
Research InstitutionNAGOYA UNIVERSITY

Principal Investigator

前島 正義  名古屋大学, 農学部, 助教授 (80181577)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 三ツ井 敏明  新潟大学, 農学部, 助教授 (70183960)
中村 研三  名古屋大学, 農学部, 教授 (80164292)
西村 いくこ  岡崎国立共同研究機構, 基礎生物学研究所, 助手 (00241232)
大隅 良典  東京大学, 教養学部, 助教授 (30114416)
二井 將光  大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (50012646)
Keywords液胞 / 液胞形成 / 液胞膜輸送系 / 自食作用 / プロセシング / プロテインボディ / H^+-ATPase / プロテアーゼ
Research Abstract

液胞は、高等植物、藻類、菌類の細胞に普遍的に存在する酸性オルガネラであり、もっとも大きな細胞内区画である。植物の液胞にはアミノ酸、リンゴ酸、花の色素など多様な代謝産物が集積し、種子等では貯蔵性のタンパク質も多量に蓄積する。また、有害物質の隔離貯蔵、生体成分の分解とリサイクル、さらに無機イオンや代謝中間物の細胞質濃度の調節等、細胞にとっての不可欠の役割を果たしている。
本研究では、液胞の機能と形態のダイナミクスに関して、次の項目を中心に解析をすすめた。1)液胞の酸性化の要であるプロトンポンプ、糖輸送系、Na^+輸送系など、液胞膜に局在する輸送装置の分子構築と生理的な変動あるいは多様性についての生化学的研究。2)液胞のもつタンパク質の集積貯蔵機能を、イモあるいは種子貯蔵器官を対象にし、タンパク質の液胞への局在化・輸送機構を中心とした分子細胞生物学的解析。3)発芽種子と酵母を対象にした、液胞の分解・消火機能に関する生化学的、分子遺伝学的な解析。4)液胞の形成についての、ER、ゴルジ装置も含めた、生化学的、分子遺伝学的解析。これらの項目は個別に解析されると同時に、相互の関連の中で考察された。これまでの研究により、液胞型H^+‐ATPaseとH^+‐ピロホスファターゼの分子構造や特性、生物界での分布、新たな機能が明らかになり、Na^+/H^+アンチポーターの性質、分子同定も大きく前進した。これらの分子が、生育、ストレス応答、種子発芽の過程で顕著に変動することなど、新たな知見も得られた。タンパク質合成と液胞への細胞内輸送については、輸送シグナル、認識・・結合タンパク質など分子レベルでの重要な成果が得られ、ゴルジ装置の役割が解明され、輸送に関与する新しい小胞の発見も加えられた。液胞の形態形成についても分子遺伝学的な解析により、具体的に複数の遺伝子が同定された。また、酵母細胞に顕著な自食作用の発見と、それ引き続く分子遺伝学的解析は、自食作用に関わる遺伝子も明らかにした。

  • Research Products

    (45 results)

All Other

All Publications (45 results)

  • [Publications] Hara‐Nishimura,I.: "Vesicle transport and processing of the precursor to 2S albumin in pumpkin." Plant J.,. 4. 793-800 (1993)

  • [Publications] Hara‐Nishimura,I.: "Molecular characterization of a vacuolar processing enzyme related to a putative cysteine proteinase of Schistosoma mansoni." Plant Cell,. 5. 1651-1659 (1993)

  • [Publications] Hiraiwa,N.: "A vacuolar processing enzyme in maturing and germinating seeds:its distribution and associated changes during development." Plant Cell Physiol.34. 1197-1204 (1993)

  • [Publications] Kimura,S.: "Structure and function of the Golgi complex in rice cells:characterization of Golgi‐complex membrane glycoproteins." Plant Cell Physiol.34. 855-863 (1993)

  • [Publications] Kasai,M.: "Effect of in vivo treatment with abscisic acid and/or cytokinin of activities of vacuolar H^+ pumps of tonoplast‐enriched membrane vesicles prepared from barley roots." Plant & Cell Physiology,. 34. 1107-1115 (1993)

  • [Publications] Moriyama,Y.: "Uptake of the neurotoxin,4‐methylphenylpyridinium,a neurotoxin causing parkinsonism,into chromaffin granules and synaptic vesicles through monoamine transporter." Arch.Biochem.Biophys.305. 271-277 (1993)

  • [Publications] Moriyama,Y: "Energy‐dependent accumulation of neuron blockers causes selective inhibition of neurotrasmitter uptakes by brain synaptic vesicles." Arch.Biochem.Biophys.305. 278-281 (1993)

  • [Publications] Moriyama,Y: "Evidence for a common binding site for omeprazole and N‐ethylmaleimide in subunit a of chromaffin granule vacuolar‐type H^+‐ATPase." Biochem.Biophys.R,es.Commun. 196. 699-706 (1993)

  • [Publications] Nakamura,K.: "Processing and transport to the vacuoles of a precursor to sweet potato sporamin in transformed tobacco cell line BY‐2." J.Exp.Bot.,. 44. 331-338 (1993)

  • [Publications] Nakamura,K.: "Protein targeting to the vacuoles in plant cells." Plant Physiol.101. 1-5 (1993)

  • [Publications] Peng,V.‐L.: "A novel lipoxygenase from rice;primary structure and specific expression upon incompatible infection with rice blast fungus." J.Biol.Chem.269. 3755-3761 (1993)

  • [Publications] Schroeder,M.R.: "Colocalization of barley lectin and sporamin in vacuoles of transgenic tobacco plants." Plant Physiol.,. 101. 451-458 (1993)

  • [Publications] Tanaka,Y.: "Molecular cloning of cDNA for vacuolar membrane proton‐translocating inorganic pyrophosphatase in Hordeum vulgare." Biochemical and Biophysical Research Communications,. 190. 1110-1114 (1993)

  • [Publications] Tsukada,M.: "Isolation and characterization of autophagy defective mutants of Saccharomyces cerevisiae." FEBS Lett.333. 169-174 (1993)

  • [Publications] Baba,M.: "Ultrastructural analysis of the autophagy process in yeast:Detection of autophagosomes and their characterization." J.Cell Biol.,. 124. 903-913 (1994)

  • [Publications] Hosaka,M.: "Tonoplast H^+‐ATPase of mature pear fruit." Phytochemistry. 36. 565-567 (1994)

  • [Publications] Sato,M.H.: "Pyrophosphatase consisting a 75‐kDa polypeptide can pump H^+ into reconstituted porteoliposomes." J.Biol.Chem.269. 6725-6728 (1994)

  • [Publications] Shimada,T.: "Vacuolar processing enzyme of soybean that converts proproteins to the corresponding mature forms." Plant Cell Physiol.35. 713-718 (1994)

  • [Publications] Shimada,T.: "Small GTP‐binding proteins are associated with the vesicles targeting to vacuoles in developing pumpkin cotyledons." Plant Cell Physiol.35. 995-1001 (1994)

  • [Publications] Uyama,T.: "Immunological detection of a vacuolar‐type H^+‐ATPase in vanadocytes of the ascidian Ascida sydneiensis samea." J.Exp.Zool.270. 148-154 (1994)

  • [Publications] Wada,Y.: "Chemiosmotic coupling of ion transport in the yeast vacuole:its role in acidification inside organelles." J.Bioenergetics and Biomembranes,. 26. 631-637 (1994)

  • [Publications] Becker,A.: "Purification and immunological comparison of the tonoplast H^+‐pyrophosphatase from cells of Catharanthus roseus and leaves from Mesembryanthemum crystallinum daigremontiana." J.Plant Physiology.(印刷中). (1995)

  • [Publications] Hara‐Nishimura,I: "A vacuolar processing enzyme responsible for maturation of seed proteins." J.Plant Physiol.(印刷中). (1995)

  • [Publications] Inoue,K.: "Molecular characterization of proteins in protein‐body membrane that disappear most rapidly during transformation of protein bodies into vacuoles." Plant J.(印刷中). (1995)

  • [Publications] Ishikawa,A.: "A family of potato genes that encode Kunitz‐type proteinase inhibitors:Structural comparisons and differential expression." Plant Cell Physiol.36. 303-312 (1994)

  • [Publications] Kinoshita,T.: "Nucleotide dequence of a transmembrane protein(TMP‐C)cDNA in Arabidopsis thaliana." Plant Physiol.105. 1441-1442 (1994)

  • [Publications] Maeshima,M.: "Distribution of vacuolar H^+‐pyrophosphatase and the membrane integral protein in a variety of green plants." Plant Cell Physiology,. 35. 323-328 (1994)

  • [Publications] Maeshima,M.: "Accumulation of vacuolar H^+-Pyrophosphatase and H^+‐ATPase during reformation of the central vacuole in germinating pumpkin seeds." Plant Physiology,. 106. 61-69 (1994)

  • [Publications] Mitsui,T.: "Structure and function of the Golgi complex in rice cells:ll.Purification and characterization of Golgi membrane‐bound nucleoside diphosphatase." Plant Physiol.,. 106. 119-125 (1994)

  • [Publications] Moriyama,Y: "ATP‐dependent uptake anti‐neoplastic agents by acidic organelles." J.Biochem.,. 115. 213-218 (1994)

  • [Publications] Odaira,M.: "Characterization of proteins of nuclear envelopes from mung bean hypocotls." Plant Cell Physiology,. 35. 283-290 (1994)

  • [Publications] Okamoto,T.: "Posttranslational processing of a carboxy‐terminal propeptide containing a KDEL sequence of plant vacuolar cysteine endopeptidase(SH‐EP)." FEBS Lett.,. 351. 31-34 (1994)

  • [Publications] 大隅良典: "酵母における自食作用の発見-飢餓によって誘導されるオルガネラ-・." 蛋白質核酸酵素. 38. 46-52 (1993)

  • [Publications] 西村いくこ: "液胞タンパク質前駆体のための輸送ベシクルとプロセシング." 植物細胞工学. 5. 348-356 (1993)

  • [Publications] 西村いくこ: "種子タンパク質の合成と蓄積に関与する液胞プロセシング酵素." 大豆たん白質栄養研究会会誌、. 14. 122-126 (1993)

  • [Publications] 前島正義: "種子発芽期における細胞オルガネラの構築と変換." 植物細胞工学.5. 158-164 (1993)

  • [Publications] 大隅良典: "液胞におけるタンパク質分解-オートファジ-をめぐって-." 植物細胞工学.6. 19-27 (1994)

  • [Publications] 大隅良典: "酵母S.cerevisiaeの自食作用(autophagy)" 蛋白質核酸酵素. 39. 632-639 (1994)

  • [Publications] 増村威宏: "イネ種子貯蔵タンパク質の生合成と集積." 日本醸造協会誌.88. 414-420 (1994)

  • [Publications] 三ツ井敏明: "植物ゴルジ複合体における機能局在." Raidoisotopes,. 43. 813-814 (1994)

  • [Publications] 前島正義: "植物液胞膜プロトンポンプの分子構造と細胞機能." 日本農芸化学会誌. 68. 7-14 (1994)

  • [Publications] 和田洋: "酵母の液胞コンパートメントの構築." 蛋白質核酸酵素.39. 622-631 (1994)

  • [Publications] Matsuoka,K.: "Effect of wortmannin on the vacuolar targeting of proteins mediated by N‐terminal and C‐terminal propeptides." J.Cell.Biochem.,Suppl.19A,. 19A. 145-145 (1995)

  • [Publications] 中村研三: "新生化学実験講座 第13巻 バイオテクノロジー" 東京化学同人, 352 (1993)

  • [Publications] Wada,Y.: "Guidebook to the Secretory Pathways" Oxford University Press(印刷中), (1995)

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Published: 1996-04-08   Modified: 2016-04-21  

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