植物のMAPキナーゼカスケードを中心にしたタンパク質のリン酸化反応

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07308072
• Research Institution: NAGOYA UNIVERSITY
• Principal Investigator: 町田 泰則 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 教授 (80175596)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡 穆宏 京都大学, 化学研究所, 教授 (10093212) ; 泉井 桂 京都大学, 農学部, 教授 (20025414) ; 篠崎 一雄 理化学研究所, 主任研究員 (20124216) ; 佐々木 幸子 名古屋大学, 農学部, 教授 (00026519) ; 中村 研三 名古屋大学, 農学部, 教授 (80164292)
• Keywords: プロテインキナーゼキナーゼ / NPK1 / MAPKカスケード / MAPKK / MAPKKK / 環境応答 / 環境応答 / シグナル伝達

Research Abstract

NPK1cDNAはタバコの増殖細胞からクローニングされたものであり、そのタンパク質はプロテインキナーゼ活性を有し、構造的にはMAPKKK (mitogen-activated protein kinaseの活性化キナーゼのキナーゼ)と類似しており、出芽酵母のある種のMAPKKKの変異を相補できる。本研究計画では、NPK1キナーゼの活性化因子をコードするcDNAを単離しその性質を明らかにした。その結果、そのcDNAは新奇なキネシン様タンパク質をコードしていること、このタンパク質はNPK1の調節量的に結合して、それを活性化することがわかった。さらに、NPK1は細胞周期のS期からM期にかけて存在していたが、その活性因子はM期に特異的に蓄積していた。これらの結果から、NPK1は細胞分裂のM期の何らかの機能をしていると考えられる(町田)。篠崎らは、9種のMAPキナーゼ、4種のMAPKKキナーゼ、3種のMAPKキナーゼ、2種のS6キナーゼをクローニングした。ノーザン法で乾燥ストレスによる発現を調べた結果、いずれも低温、乾燥や塩ストレスによって誘導される特異的な遺伝子(ATMPK3,ATMEKK1,ATPK19)が存在することをみいだした。この結果から、MAPキナーゼ系が乾燥ストレスのシグナル伝達に関与していることが推定された。岡は、シロイヌナズナのプロテインホスファターゼPP1について研究し、PP1(あるいはタンパク質の脱リン酸)がエチレン応答(MAPKカスケードの関与が指摘されている)を正に制御していることが示唆された。中村は、タバコ葉細胞膜のショ糖によって誘導される54kDa自己リン酸化タンパク質を精製し、これがCDPKの一分子種であることを示した。泉井は、トウモロコシC4型PEPカルボキシラーゼのリン酸化にはCa2+依存性プロテインキナーゼ(CDPK)も関与しうることを合成ペプチドを用いてしめした。CDPKおよびCRK(CDPK-related PK)のcDANクローンを得てその解析を行った。

Research Products

• [Publications] Yasushi Yoshioka: "Analysis of virulence loci in Agrobacterium tumefaciens required for T-DNA transfer by the transient gene expression system" Plant Cell Physiology. 37. 782-789 (1996)
• [Publications] Ryuichi Nishihama: "Possible involment of differntial splicing in the regulation of the activity of Arabidopsis ANP1 that is related to mitogen-activated protein kinase kinase kinases (MAPKKKs)" The Plant Journal. (印刷中). (1997)
• [Publications] Yasunori Machida: "Progress in studies of plant homologs of mitogen-activated protein (MAP) kinase and potential upstream components in kinase cascades." Critical Reviews in Plant Sciences. (印刷中).
• [Publications] 町田千代子: "シロイヌナズナ染色体のメガスケールの解析法" 植物細胞工学別冊 植物細胞工学シリーズ4. 157-164 (1996)
• [Publications] 西浜竜一: "タバコNPK1(MAPKKK)とその活性化因子NAKキネシン様タンパク質の細胞分裂への関与" 「細胞周期制御の分子機構」蛋白質・核酸・酵素9月増刊号. 41. 1869-1875 (1996)
• [Publications] Yusuke Saijo: "cDNA cloning and prokaryotic expression of maize calcium-dependent protein kinases" Biochim Biophys Acta. (印刷中). (1997)
• [Publications] Tsuyoshi Furumoto: "Plant calcium-dependent protein kinase-related kinases (CRKs) do not require calcium for their activities" FEBS Letters. 396. 147-151 (1996)
• [Publications] Tomokazu Konishi: "Induciton of cytosolic acetyl-coenzyme A carboxylase in pea leaves b ultraviolet-B irradiation." Plant Cell Physiology. 37. 1197-1200 (1996)
• [Publications] Tsuyoshi Mizoguchi: "A gene encoding a mitogen-activated protein kinase kinase kinase is induced simultaneously with genes for a mitogen-activatde protein kinase and an S6 ribosomal protein kinase" Proceedings of National Academy of Sciences USA. 93. 765-769 (1996)
• [Publications] Hal S.Padgett: "Subcellular distribution of tobamovirus movement protein in infected leaves and implications for cell-to-cell spread of infection" The Plant Journal. 10. 1079-1088 (1996)
• [Publications] Norihiro Ohtsubo: "Cooperation of two distinct cis-acting elements is necessary for the S phase-specific activation of the wheat hisone H3 promoter." The Plant Journal. (印刷中). (1997)
• [Publications] Tsuyoshi Mizoguchi: "Environmental stress response in plants : the role of mitogen-activated protein kinases (MAPKs)." Trends in Biotechnology. 15. 15-19 (1996)