2012 Fiscal Year Annual Research Report
細胞膜の不均質性の意義:低温環境応答機構への関与を例として
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24370018
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Iwate University |
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Principal Investigator |
上村 松生 岩手大学, 農学部, 教授 (00213398)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
河村 幸男 岩手大学, 農学部, 准教授 (10400186)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 細胞膜 / マイクロドメイン / 低温応答 / 脂質組成 / タンパク質組成 |
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| Research Abstract |
本研究は、近年注目を浴びつつある植物における「細胞膜の不均質性=細胞膜マイクロドメイン」が環境(特に低温)ストレス応答に果たす役割を理解することを目的としている。平成24年度は、以下の2点について研究成果を得た。
1凍結耐性と細胞膜脂質組成が異なるイネ科作物(ライムギとカラスムギ)を用いて、細胞膜及び細胞膜マイクロドメインのプロテオームとリピドーム解析を実施した。その結果、両種での低温応答プロテオーム構成は類似している部分と大きく異なる部分があることが明らかになり、凍結耐性獲得能力と関連しているタンパク質・脂質グループがあることが明らかになった。
2低温馴化過程で細胞膜マイクロドメイン中に誘導されるエンドサイトーシス関連のダイナミン様タンパク質(DRPlE)発現変異シロイヌナズナ(欠損体と相補発現体)を使い、凍結耐性や細胞膜プロテオームに与えるDRPIEの影響を解析した。その結果、低温馴化後、DRPlE欠損体では凍結耐性が野生型と同程度まで上昇しないこと、また、細胞膜プロテオームにおいても、特異的にDRPIE欠損によって低温誘導性変動が押さえられるものが存在することが明らかになった。また。DRPIE欠損体に野生型DRPIE遺伝子を相補したものでは、低温馴化による凍結耐性上昇が野生型と同程度であることも明らかになった。以上の結果から、DRPIEタンパク質が関わる低温下でのエンドサイトーシス系により細胞膜プロテオーム改変の一部が制御されており、それが機能しない場合に凍結耐性の上昇が十分に起こらないことが考えられた。
また、特異的ステロール除去剤(メチル-β-シクロデキストリン)による細胞膜ステロール脂質を除去、あるいは、含量低下させた場合の細胞の凍結耐性、凍結融解過程に対する影響を調査するための実験系構築を進めた。
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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
「細胞膜の不均質性」と植物における環境ストレス応答機構との関係を理解することを目的とする本研究では、細胞膜が第一義的な役割を果たす凍結耐性形質を取り上げ、凍結傷害発生回避に必要不可欠な細胞膜の機能改変機構に関する細胞膜マイクロドメインの関与を解析している。本年度の研究によって、低温馴化過程におけるマイクロドメインタンパク質及び脂質組成の網羅的特徴化を終了し、さらに、低温応答性マイクロドメイン局在タンパク質の凍結耐性獲得への関与についてダイナミン様タンパク質を例として明らかにできた。以上のことから、当初の計画はおおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も当初計画に即して研究を推進する。平成25年度は、平成24年度に実施した研究を完成させて論文として発表する作業を進めるとともに、実験系をほぼ確立したマイクロドメインの主要脂質であるステロール脂質がマイクロドメイン形成や、ステロースに親和性の高いマイクロドメインタンパク質を介して環境応答性に与える影響について研究を進める。
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