Why calcium signaling can exhibit diversity: elucidation of signal-transducing molecules

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K22276
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 38:Agricultural chemistry and related fields
• Research Institution: Chubu University
• Principal Investigator: Maeshima Masayoshi 中部大学, その他の部局, 副学長 (80181577)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2022-03-31
• Keywords: 情報変換 / 細胞膜 / カルシウムシグナリング / 脂質シグナリング

Outline of Final Research Achievements

PCaP, a plasma membrane-bound Ca-binding protein, was found to mediate the conversion of Ca2+ concentration changes into a variety of physiological responses. Introduction of the N-terminal 25 residues of PCaP into Arabidopsis thaliana produced multiple shoots at early stage of growth. PCaP orthologue is also present in mosses. Similarly, overexpression of the N-terminal of PCaP in moss increased the number of cell division sites. We hypothesized that PCaP plays a major role in information conversion in cell division and differentiation across plant species.

Free Research Field

生化学、植物分子細胞生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

Ca2+はメッセンジャーイオンとして広く知られているが、細胞内Ca2+濃度の変化がなぜ多様な生理現象を起こすのかの説明は十分ではない。Ca2+濃度上昇→Ca/カルモジュリン複合体形成→標的タンパク質という経路で説明される。本研究により、Ca2+濃度上昇→Ca/カルモジュリン複合体形成→ホスファチジルイノシトールリン酸情報→標的分子という流れを仲介する分子PCaPを見出した。PCaPはCaシグナリングを脂質シグナルに変換し、細胞応答の多様性を支えると考えられる。植物ウイルス感染応答、植物免疫応答、根毛形成、水分屈性、気孔閉口などの現象に関与することも明らかにし、新しい展開の契機を与えた。