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2021 Fiscal Year Research-status Report

Studies on molecular mechanism of heme-dependent retrograde signaling in plant cells

Research Project

Project/Area Number 20K06681
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

増田 建  東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (00242305)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Keywordsヘム / 葉緑体 / レトログレードシグナル / 情報伝達 / トランスポーター
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、植物細胞におけるヘム依存レトログレードシグナルの分子機構の解明を目的としている。その解明には、情報伝達に関わる、感知、伝達、応答の機構を明らかにすることが重要である。今年度はヘム依存レトログレードシグナルの伝達機構の解明を目的として、ヘム結合性ABCトランスポーターの解析を中心に行った。
ヘム結合性を示したシロイヌナズナABCG23はヒトABCG2と同様、N末端側にヌクレオチド結合部位、C末端側に6回の膜貫通領域を有する、Half-molecule typeのABCトランスポーターである。ABCG23の5番目と6番目の膜貫通療育の間に、大きなループ領域が存在し、この領域のみでヘム結合性を示すことを見出している。さらに、このループ領域は他のポルフィリンに対しても結合親和性を持つことを、吸光スペクトルのシフトおよびトリプトファン消光実験により明らかにした。さらにこのループ領域内に存在する2つのシステイン残基が分子内ジスルフィド結合を形成すること、還元によりジスルフィド結合が解離するとヘム結合性が低下することを、ヘミンアガロース結合実験およびトリプトファン消光実験から明らかにした。さらにシステインを変異させた変異タンパク質を作出して解析した結果、これら2つのシステイン残基によるジスルフィド結合の形成がヘム結合性に関与することを明らかにした。
以上の結果は、ヒトのABCG2とは異なり、植物細胞内におけるレドックス状態に応じて、ループ領域内に形成されるジスルフィド結合により、シロイヌナズナABCG23のヘム輸送活性が制御されることを示唆している。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

レトログレードシグナルの伝達に関わる、ABCトランスポーターの解析については、順調に進展しているが、受容および応答に関わる機構の解析については、未着手の部分がある。

Strategy for Future Research Activity

シグナル伝達機構についての解析は、これまでの生化学的解析をさらに進展させていくとともに、分子遺伝学的による遺伝子機能の解析を進めていく予定である。

Causes of Carryover

コロナ感染対策により在宅勤務が多くなり、所定の予算を使用できなかったため、次年度に使用することとした。

  • Research Products

    (8 results)

All 2022 2021

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (6 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] テトラピロールおよびGUN1プラスチドシグナルを介した葉緑体形成2021

    • Author(s)
      清水隆之、増田建
    • Journal Title

      光合成研究

      Volume: 31 Pages: 50-62

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 紅色光合成細菌におけるファージ様粒子GTAを介した遺伝子水平伝播の酸化ストレス応答性制御機構2022

    • Author(s)
      有年統真、清水隆之、増田建
    • Organizer
      第63回日本植物生理学会年会
  • [Presentation] Light regulated transcription start sites of Heme oxygenase 1 in Arabidopsis thaliana2022

    • Author(s)
      Yingxi Chen, Kohji Nishimura, Yoshiharu Y Yamamoto, Takayuki Shimizu, Tatsuru Masuda
    • Organizer
      第63回日本植物生理学会年会
  • [Presentation] プラスチドシグナル依存的な側根形成制御におけるpre-mRNAスプライシングの役割2021

    • Author(s)
      高柳なつ、荒江星拓、高橋洋和、清水隆之、堀口吾郎、相田光宏、深城英弘、増田建、大谷美沙都
    • Organizer
      日本植物学会第85回大会
  • [Presentation] Light- and tissue-dependent regulation of transcriptional start sties of HO1 in Arabidopsis thaliana2021

    • Author(s)
      Yingxi Chen, Kohji Nishimura, Yoshiharu Y Yamamoto, Takayuki Shimizu, Tatsuru Masuda
    • Organizer
      日本植物学会第85回大会
  • [Presentation] 硫化水素による生理活性調節シグナル伝達機構の解明2021

    • Author(s)
      清水隆之、増田真二、増田建
    • Organizer
      日本植物学会第85回大会
  • [Presentation] Plastid stress is reflected in lateral root morphogenesis via pre-mRNA splicing regulation in plants2021

    • Author(s)
      高柳なつ、荒江星拓、高橋洋和、清水隆之、堀口吾郎、相田光宏、深城英弘、増田建、大谷美沙都
    • Organizer
      第44回日本分子生物学会年会
  • [Book] 光合成2021

    • Author(s)
      日本光合成学会編
    • Total Pages
      213
    • Publisher
      朝倉書店
    • ISBN
      978-4-254-17176-1

URL: 

Published: 2022-12-28  

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