2011 Fiscal Year Annual Research Report
気孔開口の駆動力を形成する細胞膜プロトンポンプの活性制御因子の解明
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11J10022
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
林 優紀 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Keywords | 細胞膜プロトンポンプ / 気孔孔辺細胞 / タイプ2Cプロテインホスファターゼ / フロリゲンFT / シロイヌナズナ |
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| Research Abstract |
細胞膜プロトンポンプ(H^+-ATPase)を脱リン酸化するプロテインホスファターゼを同定すべく、シロイヌナズナの持つ76のPP2C遺伝子の中から候補を絞り込んで解析を行った。候補とした7遺伝子について組換えタンパク質を作製してH^+-ATPaseに対する脱リン酸化活性を調べ、4つのPP2Cがin vitroでH^+-ATPaseを脱リン酸化することを明らかとした。そのうちの一つAt5g10740について、T-DNA挿入ノックダウン株の表現型を調べた結果、野生株との間に顕著な差は見られなかった。そこで、At5g10740及び相同性の高いPP2Cの発現パターンを調べた結果、At4g31750及びAt5g53140がAt5g10740と同様に植物体全体で発現しており、これが重複して働いている可能性が示唆された。そこで、At4g31750のノックアウト株について解析を行ったところ、ノックアウト株のロゼット葉ではH^+-ATPaseリン酸化レベルが低下していることが明らかとなり、At4g31750がH^+-ATPaseの脱リン酸化に関与している可能性が示唆された。
また、フロリゲンFT(FLOWERING LOCUS T)によるH^+-ATPase活性化機構についても解析を行った。
葉の横断切片を用いたH^+-ATPaseの免疫染色を行った結果、H^+-ATPaseが孔辺細胞と維管束に高発現していること、維管束の中でも特に篩部伴細胞と見られる細胞に局在していることが明らかになった。さらに、H^+-ATPaseC末端のリン酸化Thr特異的抗体を用いた免疫染色の結果、リン酸化状態(活性化状態)にあるH^+-ATPaseは篩部伴細胞に集中していた。これらの結果から、葉の篩部伴細胞で発現したFTが、同じく篩部伴細胞のH^+-ATPaseを活性化している可能性が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は、H^+-ATPaseを脱リン酸化するホスファターゼについて、その分子実体の同定には至らなかったものの、絞り込んだ候補PP2Cの解析を進め、H^+-ATPaseを脱リン酸化するホスファターゼについて興味深い候補が得られた。FTによるH^+-ATPaseの活性化についても、篩部伴細胞においてFTがH^+-ATPaseを活性化している可能性を見出しており、FTによるH^+-ATPase活性化の生理的意義の解明へ手がかりをつかむことができたと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、in vitroにおいてH^+-ATPaseを脱リン酸化することが明らかになったPP2Cについて、変異体及び過剰発現体の解析を進める。複数の遺伝子が重複して機能している可能性が考えられることから、多重変異体を作製して解析を行う予定である。また、この他にもH^+-ATPase複合体解析を行うことにより、多方面から活性調節因子の同定を目指す。また、同定した活性調節因子の制御機構についても、気孔孔辺細胞を材料に用いて解析を進めて行く予定である。FTによるH^+-ATPaseの活性化については、篩部伴細胞においてFTを過剰発現させた形質転換植物の作製を進めており、この植物においてH^+-ATPaseの活性が上昇しているか調べることで、篩部伴細胞のH^+-ATPaseが活性化されていることを明確にする。
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[Journal Article] FLOWERING LOCUS T regulates stomatal opening2011
Author(s)
Kinoshita T, Ono N, Hayashi Y, Morimoto S, Nakamura S, Soda M, Kato Y, Ohnishi M, Nakano T, Inoue S, Shimazaki K
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Journal Title
Current Biology
Volume: 21
Pages: 1232-1238
DOI
Peer Reviewed
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