2013 Fiscal Year Annual Research Report
可視化による膜交通の分子機構の解明と植物高次システムへの展開
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25221103
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
中野 明彦 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (90142140)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上田 貴志 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (10311333)
植村 知博 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (90415092)
黒川 量雄 独立行政法人理化学研究所, 光量子工学研究領域, 専任研究員 (40333504)
富永 基樹 早稲田大学, 教育・総合科学学術院, 講師 (50419892)
須田 恭之 筑波大学, 医学医療系, 助教 (10553844)
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| Project Period (FY) |
2013-05-31 – 2018-03-31
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| Keywords | オルガネラ形成・動態 / 膜交通 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1.膜交通の可視化による選別分子機構の解明：酵母を材料に用い，超解像共焦点ライブイメージング顕微鏡（SCLIM）をさらに高性能化し，次のような研究を進めた。
(1) ゴルジ体槽成熟の分子機構：積荷マーカーと同時に小胞体，ゴルジ体マーカーを発現する株で，積荷が小胞体→ゴルジ体（cis→trans）と進んでいくタイムコースを詳細に調べた。(2) 小胞体からゴルジ体シス槽を形成する分子機構：小胞体のCOPII小胞出芽部位（ERES）とゴルジ体cis槽マーカーのkiss & runの際に積荷の受け渡しが行われていることを定量的なデータで示した。(3) ポストゴルジ交通網：エキソサイトーシスとエンドサイトーシスの交差点の理解：一群のRab/Ypt GTPaseの機能分担について，Rab cascadeの観点から詳細な可視化を進めた。(4) 共焦点レーザー顕微鏡の改良開発：製作した多波長ダイクロイックミラーとバンドパスフィルターを実装したSCLIMで，実際に多色観察できる株を確立し，励起，増感の条件を検討した。
2.植物における膜交通の研究：膜交通が組織，個体レベルでの高次機能で果たす役割を解析した。
(1) Rab5 GTPaseをツールとした植物膜交通の研究：2種のRab5の機能分担を分子レベルで明らかにするために，それぞれのGTP型特異的に結合するエフェクターの解析を行った。(2) 植物のゴルジ体とトランスゴルジ網（TGN）が担う膜交通の制御：小胞出芽の阻害剤を加えて一旦ゴルジ体とTGNを崩壊させ，薬剤を除いて再生させる系を用い，TGN-エンドソーム間輸送のメカニズムを詳細に調べた。(3) 細胞極性形成と維持：シロイヌナズナに存在するミオシンXIとミオシンVIIIの役割分担について，ライブイメージングによる研究を行った。
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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
植物膜交通の研究の中で，Rab GTPaseのエフェクター等の解析を行う際に，予定の方法でタンパク質精製が困難であることが判明し，その実験の実施のために翌年度に繰り越しを行った。結果，目的のタンパク質の精製に成功し，詳細な生化学的解析を進めることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き，酵母と植物を材料に用いた膜交通の分子機構の研究を進める。酵母では，開発した超解像ライブイメージング顕微鏡を駆使して，さらに小胞形成と積み荷の受け渡しの過程，ゴルジ槽成熟の過程での積み荷の動きなどを明らかにしていく。植物の膜交通では，Rab GTPaseを中心とした生化学，ゴルジ体とトランスゴルジ網に注目したイメージング研究，ミオシンモーターの膜交通における役割の研究などを進める。
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[Journal Article] Molecular analysis and localization of CaARA7 a conventional RAB5 GTPase homolog from characean algae2015
Author(s)
Hoepflinger, M.C., Geretschlaeger, A., Sommer, A., Hoeftberger, M., Tenhaken, R., Ueda, T., and Foissner, I.
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Journal Title
Traffic
Volume: 印刷中
Pages: 印刷中
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Sex-specific post-translational regulation of the gamete fusogen GCS1 in the isogamous volvocine alga Gonium pectoral.2014
Author(s)
Hiroko Kawai-Toyooka, Toshiyuki Mori, Takashi Hamaji, Masahiro Suzuki, Bradley J.S.C. Olson, Tomohiro Uemura, Takashi Ueda, Akihiko Nakano, Atsushi Toyoda, Asao Fujiyama, and Hisayoshi Nozaki
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Journal Title
Eukaryotic Cell
Volume: 5
Pages: 648-656
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Insights into the localization and function of the membrane trafficking regulator GNOM ARF-GEF at the Golgi apparatus in Arabidopsis.2014
Author(s)
Satoshi Naramoto, Marisa S. Otegui, Natsumaro Kutsuna, Riet de Rycke, Tomoko Dainobu, Michael Karampelias, Masaru Fujimoto, Elena Feraru, Daisuke Miki, Hiroo Fukuda, Akihiko Nakano, and Jiri Friml
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Journal Title
Plant Cell
Volume: 26
Pages: 3062-3076
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] The powdery mildew resistance protein RPW8.2 is carried on VAMP721/722 vesicles to the extrahaustorial membrane of haustorial complexes.2014
Author(s)
Kim, H., O'Connell, R., Maekawa-Yoshikawa, M., Uemura, T., Neumann, U., Schulze-Lefert P.
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Journal Title
Plant J.
Volume: 79
Pages: 835-847
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] The ESCRT-III interacting deubiquitinating enzyme AMSH3 is essential for degradation of ubiquitinated membrane proteins in Arabidopsis thaliana2014
Author(s)
Katsiarimpa, A., Muñoz, A., Kalinowska, K., Uemura, T., Rojo, E. and Isono, E.
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Journal Title
Plant Cell Physiol.
Volume: 55
Pages: 727-736
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Systematic analysis of SNAREs in the liverwort, Marchantia polymorpha2015
Author(s)
Takehiko Kanazawa, Atsuko Era, Naoki Minamino, Yu Shikano, Masaru Fujimoto, Ryuichi Nishihama, Katsuyuki T. Yamato, Kimitsune Ishizaki, Tomoaki Nishiyama, Takayuki Kohchi, Akihiko Nakano, and Takashi Ueda
Organizer
第56回日本植物生理学会年会
Place of Presentation
東京農業大学，東京
Year and Date
2015-03-16
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[Presentation] Comprehensive analysis of SNARE molecules in the liverwort, Marchantia polymorpha2014
Author(s)
Takehiko Kanazawa, Naoki Minamino, Atsuko Era, Masaru Fujimoto, Kimitsune Ishizaki, Ryuichi Nishihama, Takayuki Kohchi, Akihiko Nakano, and Takashi Ueda
Organizer
Marchantia Workshop 2014
Place of Presentation
Kobe, Japan
Year and Date
2014-12-09
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[Presentation] Plant vacuolar trafficking occurs through distinctly regulated pathways2014
Author(s)
Kazuo Ebine, Takeshi Inoue, Jun Ito, Emi Ito, Tomohiro Uemura, Tatsuaki Goh, Hiroshi Abe, Ken Sato, Akihiko Nakano, and Takashi Ueda
Organizer
East Asia Cell Biology Conference 2014
Place of Presentation
Pohang, Korea
Year and Date
2014-04-02 – 2014-04-04
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