2014 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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| 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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| Outline of Annual Research Achievements |
凍結耐性が異なる二種の単子葉植物（カラスムギとライムギ）を用い、マイクロドメインタンパク質と脂質の大規模網羅解析を行った。その結果、両種において、各種トランスポーターやステロール、スフィンゴ脂質などがマイクロドメインに集積していることを明らかにした。さらに、低温馴化過程で、これらの成分がダイナミックに変動しており、さらに、いくつかのマイクロドメイン構成成分の低温馴化過程における変動パターンが凍結耐性の低いカラスムギと高いライムギで異なっていた。従って、マイクロドメイン組成や低温応答性の違いが細胞膜の安定性やマイクロドメイン機能の調節に影響し、植物の凍結耐性の差異に関与していることが示唆された。
次に、シロイヌナズナを用いて、GPIアンカー型タンパク質（GPI-AP）の網羅的同定および低温馴化過程における変動の検出を試みた。その結果、163種のGPI-APが同定され、多くのGPI-APが低温馴化処理により増減していることを明らかにした。さらに、低温馴化応答性GPI-APとしてAt3g04010を選び出し解析を進めた。低温馴化後のAt3g04010ノックダウン変異体は野生型よりも凍結耐性が低かった。また、At3g04010は維管束組織などの物質輸送に関与する組織で強く発現する遺伝子であった。これらの結果から、At3g04010は低温馴化過程や凍結融解過程で物質輸送を適切に調節し、凍結耐性獲得に貢献しているものと考えられた。
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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
マイクロドメインのプロテオーム及びリピドーム解析は順調に進み、低温馴化能力と関連した種間の違いなども検出できた。また、GPIアンカー型タンパク質の網羅的解析においては、いままで報告されていた数倍ものタンパク質を同定することに成功し、本研究で確立した解析方法の優位性を示すことができた。さらに、低温応答性で低温馴化機構に関与しているGPIアンカー型タンパク質の機能解析も順調に進んだ。しかし、MbCDを用いてマイクロドメインを破壊してその影響を見る実験は、実験条件の確立に至らず更なる遂行を断念した。それらをのポジティブなものとネガティブな状況を判断しても当初考えていた成果以上のものが得られているので、「おおむね順調に進展している」と評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題の最終年度に当たる平成27年度は、いままでに得られた成果を論文化するためのデータ取得を進め、いくつかの成果をまとめて論文化することに集中する。特に、平成26年度に得られた成果（リピドームやGPIアンカー型タンパク質解析）について確実に成果発表を進めたい。
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[Journal Article] Analysis of differential expression patterns of mRNA and protein during cold- and de-acclimation in Arabidopsis.2014
Author(s)
Nakaminami K, Matsui A, Nakagami H, Minami A, Nomura Y, Tanaka M, Morosawa T, Ishida J, Takahashi S, Uemura M, Shirasu K, Seki M.
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Journal Title
Molecular and Cellular Proteomics
Volume: 13
Pages: 3602-3611
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Higher sterols content regulated by CYP51 with concomitant lower phospholipids content in membranes is a common strategy for aluminium tolerance in several plant species.2014
Author(s)
Wagatsuma T, Khan MSH, Watanabe T, Maejima E, Sekimoto H, Yokota T, Nakano T, Toyomasu T, Tawaraya K, Koyama H, Uemura M, Ishikawa S, Ikka T, Ishikawa A, Kawamura T, Murakami S, Ueki N, Umetsu A, Kannari T.
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Journal Title
Journal of Experimental Botany
Volume: 66
Pages: 907-918
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] RNA masking system during cold deacclimation of Arabidopsis plants.2014
Author(s)
Nakaminami K, Matsui A, Nakagami H, Minami A, Nomura Y, Tanaka M, Morosawa T, Ishida J, Takahashi S, Uemura M, Shirasu K, Seki M.
Organizer
Plant Biology 2014
Place of Presentation
Oregon Convention Center, Portland, USA
Year and Date
2014-07-12 – 2014-07-16
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[Book] Proteomic approaches to identify cold regulated plasma membrane proteins. In: Methods in Molecular Biology, Vol 1066, Plant Cold Acclimation: Methods and Protocols (Hincha DK, Zuther E, eds)2014
Author(s)
Takahashi D, Nakayama T, Miki Y, Kawamura Y, Uemura M.
Total Pages
282 (159-170)
Publisher
Springer Science+Business Media, LLC,
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