植物生活環の中での液胞膜輸送ネットワークの機能調節

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10219203
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 山木 昭平 名古屋大学, 大学院・生命農学研究科, 教授 (70210341)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 白武 勝裕 名古屋大学, 大学院・生命農学研究科, 助教授 (90303586) ; 前島 正義 名古屋大学, 大学院・生命農学研究科, 教授 (80181577)
• Keywords: 液胞 / 液胞膜 / プロテオーム / シロイヌナズナ / ポストゲノム / カルシウム対向輸送体 / 水チャネル / アクアポリン

Research Abstract

液胞膜タンパク質のカタログ化
シロイヌナズナ緑色植物体から、密度勾配遠心法により液胞膜濃縮画分を調整した。液胞膜濃縮画分に、塩や界面活性剤を処理し膜表在性タンパク質を除去して、膜に強く結合したタンパク質を集めた。このタンパク質をSDS-PAGEで分離し、バンドを分子量ごとにプロテアーゼ消化、逆層HPLCで分離し、各ペプチドのアミノ酸配列を決定した。その結果、合計96個の遺伝子が特定され、その半数が輸送体関連分子であった。その中には、既知の液胞膜タンパク質の他に、他のオルガネラ局在が報告されているもの、また機能や局在が不明な分子が含まれた。これらタンパク質が本当に液胞膜に局在するかを検定するために、50分子に対する抗ペプチド抗体を作製中である。
液胞膜Ca^<2+>/H^+対向輸送体
植物細胞Ca^<2+>ホメオスタシスに関与する液胞膜Ca^<2+>/H^+対向輸送体cDNAを、イネから3種(OsCAX1、OsCAX2、OsCAX3)単離し、Ca^<2+>輸送活性を酵母発現系で確認した。このうちCa^<2+>選択性の高いOsCAX1についてイネの根と葉でタンパク質量を比べると、葉で顕著に多く、しかも光照射で酵素量が減少し、培地Ca^<2+>により発現が促進されることを見出した。
水チャネルの植物ホルモン応答性
ダイコンの液胞型水チャンネルの発現を、細胞膜水チャネル(PAQ1型、PAQ2型)とともに調べた。細胞膜水チャネルは、実生根の中心柱と内皮、生長塊根では篩部で発現が高く、水ストレスおよび植物ホルモンへの応答性はPAQ2型のみで見られた。液胞膜型はどちらかといえば、恒常的にどの組織でも一定レベル以上発現した。以上のように水チャネルが、構成的発現グループと、環境応答型グループに2分されることを見出した。

Research Products

• [Publications] Shiratake, K.: "Fluctuations of the protein levels of H^+-pumps and water channels of tonoplast and plasma membrane during grape berry developmentment"J. Japan. Soc. Hort. Sci.. 70. 287-293 (2001)
• [Publications] Shiratake, K.: "Molecular cloning of tonoplast water channel of pear fruit and its expression with the development"J. Japan. Soc. Hort. Sci.. 70. 281-286 (2001)
• [Publications] Frangne, N.: "Expression and distribution of vacuolar aquaporin in young and mature leaf tissues of Brassica napus in relation to water fluxes"Planta. 212. 270-278 (2001)
• [Publications] Suga, S.: "Specificity of the accumulation of mRNAs and proteins of the plasma membrane and tonoplast aquaporins in radish organs"Planta. 212. 294-304 (2001)
• [Publications] Nakanishi, Y.: "Mutagenic analysis of functional residues in putative substrate binding site and acidic domains of vacuolar H^+-pyronhosphatase"Journal of Biological Chemistry. 276. 7654-7660 (2001)
• [Publications] Maeshima, M.: "Tonoplast transporters : organization and function"Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol.. 52. 469-497 (2001)
• [Publications] Yuasa, K.: "Organ specificity of a vacuolar Ca^<2+>-binding protein RVCaB in radish and its expression under Ca^<2+>-deficient conditions"Plant Molecular Biology. 47. 633-640 (2001)
• [Publications] Jiang, L.: "The protein storage vacuole : a unique compound organelle"Journal of Cell Biology. 155. 991-1002 (2001)
• [Publications] Kawamura, Y.: "ATP analogue binding to the A subunit induces conformational change of the E subunit that involves a disulfide bond formation in plant V-ATPase"European Journal of Biochemistry. 268. 2801-2809 (2001)
• [Publications] Ohshima, Y.: "Low aquaporin content and low osmotic water permeability of the plasma and vacuolar membranes of a CAM plant Graptopetalum paraguaeynse : comparison with radish"Plant and Cell Physiology. 42. 1119-1129 (2001)
• [Publications] Ikeda, M.: "Expression of V-ATPase proteolipid subunit of Acetabularia acetabulum in a VMA3-deficient strain of Saccharomyces cerevisiae and its complementation study"European Journal of Biochemistry. 268. 6097-6104 (2001)
• [Publications] 前島正義: "活性酸素の抑制にはたらく植物のシアン耐性呼吸"化学と生物. 39. 323-325 (2001)
• [Publications] 須賀しのぶ: "液胞膜の分化と多様性"植物細胞工学. 17(印刷中). (2002)
• [Publications] Maeshima, M.: "Handbook of a Plant Growth. pH as a Master Variable in Plant Growth"Marcell Dekker, Inc.(New York). 25 (2002)
• [Publications] 前島正義: "ストレスの植物生化学・分子生物学(第14章、15章分担)"学会出版センター. 308 (2001)
• [Publications] 前島正義: "朝倉植物生理学講座 第2巻 代謝(第3章 エネルギー代謝 分担)"朝倉書店. 16 (2001)
• [Publications] 前島正義: "朝倉植物生理学講座 第2巻 代謝(第4章 水代謝 分担)"朝倉書店. 8 (2001)