2016 Fiscal Year Research-status Report
青色光に依存した気孔開口を仲介するプロテインキナーゼの同定と機能的特徴づけ
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15K07101
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
井上 晋一郎 名古屋大学, 理学研究科, 助教 (40532693)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 気孔開口 / 青色光 / フォトトロピン / プロテインキナーゼ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物の表皮に存在する気孔は、一対の孔辺細胞により構成され、青色光に応答して開口し、植物と大気間のガス交換を調節する。青色光受容体フォトトロピンは、孔辺細胞において細胞膜H+-ATPaseを活性化し、細胞膜を介した電気化学ポテンシャル勾配を形成してカリウムチャネルによるカリウムの取込みを駆動して気孔を開口させる。ところが、青色光がどのようにこれらのイオン輸送体を活性化するのか、分子メカニズムは完全には明らかになっていない。申請者はこれまでに、フォトトロピンの相互作用因子として二つのプロテインキナーゼ（キナーゼAとキナーゼB）を同定し、これらが青色光に応答した気孔開口に必要であることを見出した。本研究では、これらのプロテインキナーゼが既知の気孔開口のシグナル伝達にどのように関与するのか、H+-ATPaseとカリウムチャネルと関係性に着目して分子レベルで明らかにすることを目的とする。
昨年度の結果をふまえ、本年度は、キナーゼAがフォトトロピンと細胞内で相互作用し、H+-ATPaseの活性化経路ではなく、カリウムチャネルを活性化するシグナル伝達経路を仲介して気孔開口を正に調節することを見出し、学術雑誌に投稿した。現在、審査により追加実験を言い渡され、既知の気孔開口調節因子との相互作用と機能面での関係性をさらに調べている。
キナーゼBについては、単離孔辺細胞を用いた薬理学的・遺伝学的な解析を進めた。キナーゼBはフォトトロピンとH+-ATPaseの両方と細胞内で相互作用を示し、キナーゼBがH+-ATPaseを直接リン酸化して活性化する可能性を見出した。現在、in vitroでキナーゼBがH+-ATPaseを直接リン酸化することを確認する実験を進めている。
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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
本研究の目的である気孔開口を仲介するプロテインキナーゼの分子同定は終え、あとは学術雑誌に掲載されるための詰めの段階まで来ている。従って、当初の計画通りに進んでいると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
キナーゼAに関しては、追加実験を終わらせ、再投稿を進めて掲載を目指す。
キナーゼBに関して、細胞膜H+-ATPaseを直接リン酸化するのか、in vitroキナーゼアッセイを行うほか、アフリカツメガエル卵母細胞や酵母を用いた異生物発現系を用いた実験を進め、検証する。また、キナーゼB過剰発現株では気孔が大きく開口する結果を得ているので、気孔コンダクタンスの測定を進めてさらに生葉を用いた解析データを取る。さらに、孔辺細胞H+-ATPaseのリン酸化が野生株に比べて高くなるのか、孔辺細胞プロトプラストを用いた生理学実験や、免疫染色法を利用したリン酸化の可視化実験により確認する。以上の解析を行い、キナーゼBが気孔開口を仲介する新規シグナル伝達因子であることを証明する。
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[Journal Article] Brassinosteroid involvement in Arabidopsis thaliana stomatal opening2017
Author(s)
Inoue S, Iwashita N, Takahashi Y, Gotoh E, Okuma E, Hayashi M, Tabata R, Takemiya A, Murata Y, Doi M, Kinoshita T, Shimazaki K
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Journal Title
Plant Cell Physiology
Volume: in press
Pages: 未定
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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