1998 Fiscal Year Annual Research Report

細胞質リン酸ホメオスタシスに対して、液胞が果たす緩衝作用の分子的基盤の解析

Research Project

Project/Area Number	10219202
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (B)
Research Institution	Hitotsubashi University
Principal Investigator	三村徹郎一橋大学, 商学部, 教授 (20174120)
Keywords	細胞膜 / 液胞膜 / ニチニチソウ / 無機リン酸 / プロトンATPアーゼ / プロトンPPiアーゼ / 無機イオン代謝 / 植物栄養
Research Abstract	リン酸イオンは、植物成長における三大栄養素の一つである。自然界でのリン酸の土壌含有量は極めて小さいため(通常10μM以下)、多くの植物は常にリン酸飢餓状態にある。植物が生理機能を正常に遂行するためには、細胞質リン酸濃度を一定の値に保つ必要がある。この濃度維持機構をリン酸ホメオスタシスと呼び、細胞質のリン酸濃度を一定に保つために、液胞がリン酸のreservoirとして緩衝機能を持つことが知られている。本研究では、液胞がリン酸を畜える機構および細胞質の必要に応じて液胞からリン酸を放出する機構がどの様に制御されているかを、特に液胞膜のリン酸輸送機構と細胞質のリン酸濃度認知機構に焦点を当てて明らかにすることを目的として研究を行っている。すでにこの数年間液胞膜を介したリン酸取り込み機構の解析を進めて来た。これまでは、主に大麦葉肉細胞の単離液胞膜を用いて検討を行ってきたが、リン酸の取り込み活性が必ずしも十分に高くないため、なかなか明確なデータを得ることが出来なかった。そこで、今年度は、^<31>P-NMRを用いたin vivo測定から液胞膜のリン酸輸送活性が極めて高いと考えられるニチニチソウの培養細胞を用いて実験を進めた。ニチニチソウの培養細胞は、大麦葉肉細胞と異なり、液胞単離系が知られていない。そこで、浸透圧ショックと密度勾配遠心法を用いて、可能な限り純粋な液胞をintactに近い状態で単離する系を確立することに成功した。この単離液胞を利用して、リン酸取り込み系とATP活性化機構について調べた。大麦液胞膜のリン酸輸送系が、リン酸欠乏状態でATPによって活性化されることはすでに我々が明らかにしている。ニチニチソウ単離液胞も、ATP及びPPiによってリン酸取り込みが活性化された。ATP依存性リン酸取り込み系のリン酸濃度依存性を調べたところ、液胞のリン酸取り込みは、濃度に依存して直線的に上昇した。H^+-ATPaseの特異的阻害剤であるBafilomycinがリン酸取り込みのATPによる活性下を阻害した。また、Kチオシアン酸もこれを阻害したことから、リン酸の液胞への取り込みが電位依存で、チャンネル様輸送体を経由することが強く示唆された。

Research Products
(6 results)

All Other

All Publications (6 results)

[Publications] Mimura T.: "Control of phosphate transport across the plasma membrane of Chara corallina." Journal of Experimental Botany. 49. 13-19 (1998)
[Publications] Dietz K.J.: "Modulation of the vacuolar H^+-ATPase by adenylates as basis for the transient CO_2-dependent acidification of the leaf vacuole upon illumination." Biochim.Biophys.Acta. 1373. 87-92 (1998)
[Publications] Reid R.J.: "Phosphate/sodium symport in Chara corallina : a hybrid ATPase ?" Phosphorus in Plant Biology : Current Topics in Plant Physiology. 19. 367-369 (1998)
[Publications] Nakatani Y.: "Molecular cloning ans sequencing of the cDNA for vacuolar H^+-pyrophosphatase from Chara corallina." Biochim.Biophys Acta. (in press). (1999)
[Publications] Mimura T.: "Regulation of phosphate transport and homeostasis in plant cells." International Review of Cytology. (in press). (1999)
[Publications] Ashihara H.: "The Encyclopedia of Cell Technology,Physiology of plant cells in culture." John Wiley & Sons,Inc.(in press), (1999)

1998 Fiscal Year Annual Research Report

細胞質リン酸ホメオスタシスに対して、液胞が果たす緩衝作用の分子的基盤の解析

Principal Investigator

三村 徹郎 一橋大学, 商学部, 教授 (20174120)

Research Products

[Publications] Mimura T.: "Control of phosphate transport across the plasma membrane of Chara corallina." Journal of Experimental Botany. 49. 13-19 (1998)

[Publications] Dietz K.J.: "Modulation of the vacuolar H^+-ATPase by adenylates as basis for the transient CO_2-dependent acidification of the leaf vacuole upon illumination." Biochim.Biophys.Acta. 1373. 87-92 (1998)

[Publications] Reid R.J.: "Phosphate/sodium symport in Chara corallina : a hybrid ATPase ?" Phosphorus in Plant Biology : Current Topics in Plant Physiology. 19. 367-369 (1998)

[Publications] Nakatani Y.: "Molecular cloning ans sequencing of the cDNA for vacuolar H^+-pyrophosphatase from Chara corallina." Biochim.Biophys Acta. (in press). (1999)

[Publications] Mimura T.: "Regulation of phosphate transport and homeostasis in plant cells." International Review of Cytology. (in press). (1999)

[Publications] Ashihara H.: "The Encyclopedia of Cell Technology,Physiology of plant cells in culture." John Wiley & Sons,Inc.(in press), (1999)

三村徹郎一橋大学, 商学部, 教授 (20174120)