2022 Fiscal Year Research-status Report
ペルオキシソームタンパク質輸送を制御するユビキチンシグナルの役割
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20K06711
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| Research Institution | National Institute for Basic Biology |
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Principal Investigator |
真野 昌二 基礎生物学研究所, オルガネラ制御研究室, 准教授 (20321606)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ペルオキシソーム / シロイヌナズナ / apem変異体 / タンパク質輸送 / Peroxin / ユビキチン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
真核細胞に普遍的に存在するオルガネラのペルオキシソームは、脂肪酸代謝や活性酸素の除去など細胞、ひいては個体の維持に必要な様々な機能をもつ。これらの機能を司るペルオキシソームタンパク質は全て核ゲノムにコードされているため、翻訳後のタンパク質がペルオキシソームへ正確に輸送されることが必要である。研究代表者がタンパク質輸送異常を示す変異体として単離したシロイヌナズナのapem7 (aberrant peroxisome morphology 7) 変異体の解析から、APEM7遺伝子がペルオキシソーム形成因子 (PEX: Peroxin) の1つPEX4に相同性のあるタンパク質をコードし、ユビキチン化のE2酵素として働くUbiquitin-conjugating (UBC) 活性をもつことが明らかとなった。植物ペルオキシソームの膜上には、PEX4の他にもE3酵素として働くユビキチンリガーゼ等ユビキチン化に関わる因子が存在する。それら因子の機能低下はペルオキシソームタンパク質輸送の異常を示し、その結果植物体の発育不全や胚発生致死を引き起こす。本課題では、ペルオキシソームタンパク質輸送を制御するユビキチンシグナルの分子機構の解明と、その制御機構の植物種間における共通性あるいは種特異性に迫る。
これまでに、PEX4を介したユビキチン化の最終的なターゲットとして、サイトソルに局在するペルオキシソームタンパク質レセプターのPEX5が修飾を受け、分子量が大きくなること、野生型ではPEX5は主に可溶性画分に局在するが、apem7変異体では膜画分に局在することを明らかにすることができ、本年度は、以上の結果をまとめて学会で報告するとともに、論文発表を行った。
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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
これまでのapem7を用いた成果をまとめ、2021年11月に論文を投稿した。レビュアーからは好意的なコメントが寄せられ、修正原稿を投稿した結果、2022年５月に発表に至った。また、この成果を受け、別の雑誌からユビキチンに関する総説の依頼を受け投稿した（現在、査読中）。加えて、apem7を含めたイメージングを指標にしたスクリーニングにより得られた変異体を用いたペルオキシソーム研究のレビューを執筆し、2022年5月に発表した。さらに、2023年6月に開催されるThe 33rd International Conference Arabidopsis Researchにて本研究成果を発表予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
apem7変異体で研究されるペルオキシソーム膜上にPEX5のユビキチン化の解析を継続する。
これまでにシロイヌナズナのペルオキシソーム膜上のユビキチン化因子（PEX1、PEX2、PEX4、PEX6、PEX10、PEX12、APEM9）の情報を元に、ゼニゴケの相同遺伝子の同定に成功し、それらをCripr/Cas9法による遺伝子破壊株の作製を進めてきた。このうちPEX4、PEX12の遺伝子破壊株を作製できたので、ペルオキシソームタンパク質輸送および個体への影響を調べる。また、PEX4プロモーターとレポーターとの融合遺伝子を導入した形質転換ゼニゴケを作製し、ゼニゴケの成長過程のどの時期のどの細胞でPEX4の遺伝子が発現しているか明らかにする。
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| Causes of Carryover |
シロイヌナズナPEX5のユビキチン化の詳細な解析とゼニゴケのゲノム編集株の解析を行う必要があること、及び2023年6月に開催されるThe 33rd International Conference Arabidopsis Researchにて本研究成果を発表予定であるため、次年度使用が必要である。
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Research Products
(7 results)
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[Journal Article] Pexophagy in plants: a mechanism to remit cells from oxidative damage caused under high-intensity light2023
Author(s)
Goto-Yamada, S., Oikawa, K., Hayashi Y., Mano, S., Yamada, S. and, Nishimura, M.
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Journal Title
Autophagy
Volume: 2003
Pages: 1-3
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Pexophagy suppresses ROS-induced damage in leaf cells under high-intensity light2022
Author(s)
Oikawa, K., Goto-Yamada, S., Hayashi, Y., Takahashi, D., Kimori, Y., Shibata, M., Yoshimoto, K., Takemiya, A., Kondo, M., Hikino, K., Kato, A., Shimoda, K., Ueda, H., Uemura, M., Numata, K., Ohsumi, Y., Hara-Nishimura, I., Mano, S., Yamada, K., and Nishimura, M.
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Journal Title
Nat. Commun.
Volume: 7
Pages: 7493
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Ubiquitin-conjugating activity by PEX4 is required for efficient protein transport to peroxisomes in Arabidopsis thaliana.2022
Author(s)
Mano, S., Hayashi, Y., Hikino, K., Otomo, M., Kanai, M., and Nishimura, M.
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Journal Title
J. Biol. Chem.
Volume: 298
Pages: 102038
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Image-based analysis revealing the molecular mechanism of peroxisome dynamics in plants2022
Author(s)
Goto-Yamada, S., Oikawa, K., Yamato, T.K., Kanai, M., Hikino, K., Nishimura, M., and Mano, S.
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Journal Title
Front. Cell Dev. Biol.
Volume: 10
Pages: 883491
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Book] In Plant Omics. Advances in big data biology2022
Author(s)
Kanai, M., Tamura, K., Tarnawska-Glatt, K., Goto-Yamada, S., Yamada, K., and Mano, S.
Total Pages
270
Publisher
CABI
ISBN
978-1-78924-751-0
