気孔孔辺細胞における光情報伝達とH^+-ATPaseの活性制御

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11151224
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 島崎 研一郎 九州大学, 大学院・理学研究科, 教授 (00124347)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木下 俊則 九州大学, 大学院・理学研究科, 助手 (50271101)
• Keywords: 気孔 / 孔辺細胞 / 青色光 / タンパク質のリン酸化 / H^+-ATPase

Research Abstract

昨年度の研究により青色光が孔辺細胞細胞膜H^+-ATPaseのC-末をリン酸化し、この酵素の活性化を引き起こす事を証明した。従って、この細胞膜H^+-ATPaseをリン酸化するプロテインキナーゼが存在し、その酵素が青色光により活性化される事が期待される。カビ毒フシコクシンもH^+-ATPaseを活性化するので、その様子と青色光による活性化の様子を比較した。カビ毒フシコクシンはH^+-ATPaseをリン酸化し、そのリン酸化はC-末に局限して起きた。また、リン酸化されるアミノ酸の種類はセリンとスレオニンであった。このリン酸化の様子は青色光とフシコクシンで全く同一であり、このリン酸化反応に同一のプロテインキナーゼが関与している事を示している。一方、青色光によるH^+-ATPaseのリン酸化はキナーゼ阻害剤K-252aに強く阻害された。しかし、フシコクシンによるリン酸化はほとんど阻害されなかった。この事実と一致して青色光によるH^+放出はK-252aで阻害されるが、フシコクシンによるH^+放出は阻害されなかった。このことは、H^+-ATPaseを直接リン酸化するキナーゼはK-252aに阻害されにくく、青色光情報伝達系のより上流のキナーゼはK-252aに感受性が高いことを示唆している。そこで、H^+-ATPaseの抗体を用いた免疫沈降産物中のプロテインキナーゼ活性を測定すると、H^+-ATPaseがリン酸化され、そのリン酸化にはカルシウムは必要とされなっかた。従って、H^+-ATPaseのC-末を基質とするカルシウム非依存性のプロテインキナーゼが孔辺細胞中に存在することが示唆された。現在このキナーゼを単離すべくTwo-hybrid法を用いたスクリーニングを遂行している。

Research Products

• [Publications] Kinoshita, T. and Shimazaki, K.: "Characterization of cytosolic cyclophilin from guard cells of Vicia fava L"Plant & Cell Physiol.. 40. 53-59 (1999)
• [Publications] Shimazaki, K., Goh, C-H. and Kinoshita, T.: "Involvement of intracallular Ca^<2+> in blue light-dependent proton pumping inguard cellprotoplasts from Vicia faba"Physiol. Plant.. 105. 554-561 (1999)
• [Publications] Kinoshita, T. and Shimazaki, K.: "Blue light activates the plasma membrane H^+-ATPase by phosphorylation of the C-terminus in stomatal guard cells"EMBO J.. 18. 5548-5558 (1999)
• [Publications] Assmann, S, M. and Shimazaki, K.: "The multisensory guard cell : Stomatal responses to blue light and abscisic acid"Plant Physiol.. 119. 809-815 (1999)