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

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10219202
• Research Institution: Nara Women's University
• Principal Investigator: 三村 徹郎 奈良女子大学, 理学部, 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、液胞がリン酸を蓄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。
昨年度までの研究で、ニチニチソウ培養細胞液胞膜のリン酸輸送活性が極めて高いことを見いだし、単離液胞を用いたリン酸取り込み活性測定系を確立することで、リン酸輸送の生理機構、リン酸輸送体のリン酸分子に対する親和性、濃度依存性、阻害剤感受性などを明らかにした。
今年度は、昨年度からの続きで、リン酸欠乏下でのリン酸輸送活性の変動を調べ、リン酸欠乏下で単離液胞のリン酸取り込み活性が顕著に上昇することが明らかにするとともに、その活性化機構の一部が、液胞膜リン酸輸送系のエネルギー供給に機能するプロトンポンプの活性化に由来することを明らかにした。また、この際の活性化が、単なるポンプタンパク質の量的変動ではなく、タンパク質レベルの機能修飾によることを見いだした。現在、このリン酸欠乏下における液胞膜プロトンポンプの機能修飾機構を検討するとともに、リン酸輸送体の同定を進めている。

Research Products

• [Publications] Reid R.J.: "Phosphate transport in Chara : membrane transport via Na/ Pi cotransport."Plant Cell & Envirionment. 23. 223-228 (2000)
• [Publications] Massonneau A: "Phosphate uptake across the tonoplast of intact vacuoles isolated from suspension-cultured cells of Catharan thus roseus."Planta. 211. 390-395 (2000)
• [Publications] Mimura T.: "Regulation of cytoplasmic pH under extreme add treatment in suspension cultured cells of Catharanthus roseus : A possible role of inorganic phosphate"Plant & Cell Physiology. 41. 424-431 (2000)
• [Publications] Mimura T.: "The Encyclopedia of Cell Technology, Physiology of plant cells in culture."John Wiley & Sons, Inc.. 979-987 (2000)