2016 Fiscal Year Annual Research Report
Autonomous regulatory mechanism of metal ion levels by membrane transport system and metal-binding protein
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26252011
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
前島 正義 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (80181577)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | Membrane / Metals / Membrane transporter / Ion concentration |
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物細胞は、必須元素のイオンを過不足なく濃度調節しつつ、生命活動に利用している。この点を、液胞が担う金属イオンの集積機能とそれを支えるプロトンポンに焦点を当て、分子素子とシステム全体としてのイオン調節機構の両面を解明することを大きな目的とした。
最終年度として、液胞への金属集積を担う二次能動輸送体の機能を支えるH+-ピロホスファターゼ（H+-PPase）に焦点を当てた。さらに、金属イオンホメオスタシスに関わると推定される新規金属結合タンパク質（PCaP: Plasma-membrane associated Ca-binding protein）について、その遺伝子の特性、金属イオン応答との関連に焦点を当てた。そお結果、以下の成果を得た。
（１）「脱共役型」変異H+-PPaseを、H+-PPase遺伝子欠失株に導入すると、欠失株がもつ表現型が回復した。すなわち正常な生育には、H+-PPaseの基質加水分解機能のみが重要であるという知見を得た。その一方で、H+-PPase過剰発現株は栄養成長後期において成長促進効果を示した。これらの成果から、金属ストレス等に対する貢献も想定され、PPi加水分解のみでなく、プロトンポンプ機能が顕著に表出する生理現象を研究する意義が高いと考えている。
（２）膜局在型カルシウム結合タンパク質PCaP1について解析した。(a) PCaP1はCaのみでなくMgとの結合特性を示し、結合により構造を変化させる。(b) PCaP1タンパク質は全ての細胞の細胞膜に安定的に局在している。(c) 遺伝子欠失株は過剰銅イオン濃度条件では感受性が高くなり、PCaP1が銅イオンホメオスタシスに寄与している。(d) 遺伝子欠失株では、暗条件下での気孔を閉じる機能に障害が生ずる。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(9 results)
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[Journal Article] Compensated cell enlargement in fugu5 is specifically triggered by lowered sucrose production from seed storage lipids.2017
Author(s)
Takahashi, K., Morimoto, R., Ishida, M., Asaoka, M., Maeshima, M., Tsukaya, H., and Ferjani, A.
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Journal Title
Plant & Cell Physiology
Volume: 58
Pages: 668-678
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] SRPP, a cell-wall protein involved in development and protection of seeds and root hairs in Arabidopsis thaliana.2017
Author(s)
Tanaka, N., Uno, H., Okuda, S., Gunji, S., Ferjani, A., Aoyama, T., and Maeshima, M.
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Journal Title
Plant & Cell Physiology
Volume: 58
Pages: 760-769
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] A novel-type phosphatidylinositol phosphate-interactive, Ca-binding protein PCaP1 in Arabidopsis thaliana: stable association with plasma membrane and partial involvement in stomata closure.2016
Author(s)
Nagata, C., Miwa, C., Tanaka, N., Kato, M., Suito, M., Tsuchihira, A., Sato, Y., Segami, S. and Maeshima, M.
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Journal Title
Journal of Plant Research
Volume: 3
Pages: 539-550
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Lack of H+-pyrophosphatase causes developmental damage in Arabidopsis leaves in ammonia-free culture medium.2016
Author(s)
Fukuda, M., Segami, S., Tomoyama, T., Nakanishi, Y., Gunji, S., Ferjani, A., and Maeshima, M.
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Journal Title
Frontiers of Plant Science
Volume: 6
Pages: no. 819
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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