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2017 Fiscal Year Research-status Report

Study on the electrophysiological characteristics and structure of the novel Ca2+ permeable mechanosensitive channels of plants

Research Project

Project/Area Number 17K07370
Research InstitutionShibaura Institute of Technology

Principal Investigator

吉村 建二郎  芝浦工業大学, システム理工学部, 教授 (10230806)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 飯田 秀利  東京学芸大学, 教育学部, 名誉教授 (70124435)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords機械受容チャネル / シロイヌナズナ / カルシウム / リポソーム / 電気生理学
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、シロイヌナズナのCa2+透過性機械受容チャネルMCA1とそのパラログであるMCA2の構造と機能を明らかにすることである。MCA1とMCA2タンパク質はそれぞれ421と416のアミノ酸残基から成り、互いにアミノ酸配列上73%相同であり、両者の構造上の特徴(すなわち、N末端膜貫通セグメント、EFハンド様モチーフ、Coiled-coilモチーフなど)は共通である。両タンパク質はアフリカツメガエルに発現させた時に、機械受容性の陽イオン透過を仲介することが示されているが、両タンパク質そのものが単独で機械受容チャネルとしてはたらくか否かは不明である。そこで本研究ではまず、両タンパク質をコムギ胚芽無細胞タンパク質合成法で合成した後、精製し、リポソームに組み込み、電気生理学的方法でチャネル活性を測ることを試みた。その結果、MCA1とMCA2の両方とも、全長のタンパク質をコムギ胚芽無細胞タンパク質合成法で合成すると集合体を形成するために、精製が困難であることが分かった。そこで、酵母発現系でCa2+透過活性のあることが分かっているN末端から173番目までのアミノ酸残基からなる切り詰め型タンパク質(MCA1[1-173]とMCA2[1-173])を合成・精製することを試みた。その結果、MCA1[1-173]とMCA2[1-173]は合成・精製することができた。ただし、MCA2[1-173]の方が量的に多く精製できたので、当面はこれを活性測定に用いた。電気生理学的な解析により、MCA2[1-173]は確かに機械受容陽イオンチャネル活性をもつことを示すことができた。また、リポソーム内にCa2+指示薬を入れてCa2+透過の有無を調べた結果、確かにMCA2[1-173]はCa2+を透過させる活性をもつことが明らかになった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

切り詰め型MCA2タンパク質であるMCA2[1-173]を使って、合成、精製、活性測定の実験系を確立することができた。そのため、今後この実験系をMCA1[1-173]タンパク質にも同様に適用できる見通しがついた。ただし、全長のタンパク質の精製法については今後検討する必要がある。

Strategy for Future Research Activity

切り詰め型MCA2タンパク質であるMCA2[1-173]とMCA1[1-173]を使って、機械受容チャネルとしての基本的性質(機械受容性、開確率、イオン選択性など)を明らかにする。

Causes of Carryover

消耗品を最後に購入したが、助成金額にぴったりとは合わなかったため、次年度使用額が生じた。
2018年度は、全額消耗品に使用する予定である。

  • Research Products

    (12 results)

All 2018 2017

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 2 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Ca2+-permeable mechanosensitive channels MCA1 and MCA2 mediate cold-induced cytosolic Ca2+ increase and cold tolerance in Arabidopsis2018

    • Author(s)
      Mori Kendo、Renhu Na、Naito Maho、Nakamura Aki、Shiba Hayato、Yamamoto Tsuyoshi、Suzaki Takuya、Iida Hidetoshi、Miura Kenji
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 8 Pages: -

    • DOI

      10.1038/s41598-017-17483-y

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Post-translational processing and membrane translocation of the yeast regulatory Mid1 subunit of the Cch1/VGCC/NALCN cation channel family2017

    • Author(s)
      Iida Kazuko、Teng Jinfeng、Cho Toshihiko、Yoshikawa-Kimura Sato、Iida Hidetoshi
    • Journal Title

      Journal of Biological Chemistry

      Volume: 292 Pages: 20570~20582

    • DOI

      10.1074/jbc.M117.810283

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Sensors Make Sense of Signaling2017

    • Author(s)
      A.R. Webb Alex、Kuchitsu Kazuyuki、Kwak June、Pei Zhen-Ming、Iida Hidetoshi
    • Journal Title

      Plant and Cell Physiology

      Volume: 58 Pages: 1121~1125

    • DOI

      10.1093/pcp/pcx085

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Genetic analysis of the regulation of the voltage-gated calcium channel homolog Cch1 by the γ subunit homolog Ecm7 and cortical ER protein Scs2 in yeast2017

    • Author(s)
      Kato Takafumi、Kubo Aya、Nagayama Tatsuya、Kume Shinichiro、Tanaka Chikara、Nakayama Yoshitaka、Iida Kazuko、Iida Hidetoshi
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 12 Pages: e0181436

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0181436

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] シロイヌナズナの精製Ca2+透過性機械受容チャネルタンパク質のイオン透過性2018

    • Author(s)
      飯田秀利、飯田和子、池邊大輝、吉村建二郎
    • Organizer
      日本植物生理学会
  • [Presentation] セントポーリアの温度降下感受性に関わる分子機構の解析2018

    • Author(s)
      本岡香奈、大西美輪、飯田和子、角浜憲明、鈴木祥弘、石崎公庸、深城英弘、飯田秀利、三村徹郎
    • Organizer
      日本植物生理学会
  • [Presentation] クラミドモナスのTRPチャネル変異体における重力走性2017

    • Author(s)
      吉田晃子、吉田愛美、吉村建二郎
    • Organizer
      日本細胞生物学会大会
  • [Presentation] ボルボックス目緑藻テトラバエナの光行動能の検定2017

    • Author(s)
      丹野明日翔、中島昌子、植木紀子、新垣陽子、吉村建二郎、野崎久義、久堀 徹、若林憲一
    • Organizer
      日本植物学会
  • [Presentation] クラミドモナスを利用したTRPチャネルアゴニストのバイオアッセイ系の開発2017

    • Author(s)
      貝塚 格、吉田愛美、吉村建二郎
    • Organizer
      日本薬学会関東支部大会
  • [Presentation] 吉田愛美、吉田晃子、吉村建二郎2017

    • Author(s)
      クラミドモナスの重力走性へのTRP チャネルと酸化還元平衡の関与
    • Organizer
      生命科学系学会合同年次大会
  • [Presentation] Roles of TRP channels in the response to gravity in Chlamydomonas2017

    • Author(s)
      Yoshida, A., Yoshida, M. Yoshimura, K.
    • Organizer
      3rd International Symposium on Mechanobiology
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Mechanoresponse in beating cilia and flagella.2017

    • Author(s)
      Yoshida, M. Yoshimura, K.
    • Organizer
      3rd International Symposium on Mechanobiology
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2018-12-17  

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