2011 Fiscal Year Annual Research Report
ROS生成酵素の網羅的解析に基づく植物の活性酸素シグナルネットワークの解明
Publicly Offered Research
| Project Area | Signaling functions of reactive oxygen species |
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| Project/Area Number |
23117718
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
朽津 和幸 東京理科大学, 理工学部・応用生物科学科, 教授 (50211884)
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| Keywords | 活性酸素種 / NADPH oxidase / カルシウムイオン / 根毛 / 花粉 / シグナルネットワーク / タンパク質リン酸化 / AtRboh |
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| Research Abstract |
植物は多種の活性酸素種(ROS)生成酵素Nox/Rbohを持ち、積極的に生成したROSを形態形成・生体防御応答・環境ストレス応答など多様な局面においてシグナル分子として活用していることが明らかになりつつある。AtRbohDまたはAtRbohFを発現させた細胞に,プロテインキナーゼ阻害剤を前処理すると,カルシウムイオンによるROS生成が抑制された.一方,カルシウムイオン結合モチーフにアミノ酸置換変異を導入し,カルシウムイオンによる活性化を阻害しても,野生型と同程度のリン酸化によるROS生成が観察された.すなわちAtRbohD,AtRbohFのカルシウムイオンによる活性化はリン酸化を必要とするが,リン酸化による活性化はカルシウムイオン結合を必要としないことが明らかとなった。こうした結果に基づいてAtRbohのリン酸化がROSとカルシウムイオンによるフィードバック制御の引き金として機能するとのシグナルネットワークモデルを提唱した。
HEK293T細胞を用いた異種発現系により,全てのAtRbohのROS生成活性能と活性化制御機構を比較解析した。AtRboh間の互換性の検証を行った。具体的には,根毛の先端成長に関わるAtRbohC遺伝子の機能欠損変異体に,根毛で発現していないAtRboh遺伝子を異所発現させ,atrbohC突然変異体の表現型を相補できるかどうかを調べた。またAtRbohF,DのN末端制御領域と特異的に結合し、ROS生成活性を正負に制御する新規タンパク質を複数種発見し、機能解析を進めた。AtRbohH,Jは、花粉に局在し、積極的ROS生成が生殖・受精の制御に重要な役割を持つことを発見した。他の分子種についても、個体における局在部位や、突然変異体を用いた生理機能や互換性の解析を進めた。
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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
遺伝学的解析、異種発現系を用いた解析の双方共に、概ね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
AtRbohF,DのN末端制御領域と特異的に結合し、ROS生成活性を正負に制御する新規タンパク質の機能を解明する。花粉に局在し、積極的ROS生成が生殖・受精の制御に重要な役割を持つAtRbohH,Jは、の機能を解明する。他の分子種についても、個体における局在部位や、突然変異体を用いた生理機能や互換性の解析を進め、分子種間の機能分担や積極的なROS生成の生理的意義、時間的・空間的制御機構の全貌の解明を進める。
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[Journal Article] Regulation of a proteinaceous elicitor-induced Ca^<2+> influx and production of phytoalexins by a putative voltage-gated cation channel, OsTPC1, in cultured rice cells2012
Author(s)
Hamada H, Kurusu T, Okuma E, Nokajima H, Kiyoduka M, Koyano T, Sugiyama Y, Okada K, Koga J, Saji H, Miyao A, Hirochika H, Yamane H, Murata Y, Kuchitsu K
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Journal Title
JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY
Volume: 287
Pages: 9931-9939
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Plasma membrane protein OsMCA1 is involved in regulation of hypo-osmotic shock-induced Ca2+ influx and modulates generation of reactive oxygen species in cultured rice cells2012
Author(s)
Kurusu T, Nishikawa D, Yamazaki Y, Gotoh M, Nakano M, Hamada H, Yamanaka T, Iida K, Nakagawa Y, Saji H, Shinozaki K, Iida H, Kuchitsu K
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Journal Title
BMC PLANT BIOLOGY
Volume: 12
Pages: e11(1-15)
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Negative Feedback Regulation of Microbe-Associated Molecular Pattern-Induced Cytosolic Ca^<2+> Transients by Protein Phosphorylation2011
Author(s)
Kurusu T, Hamada H, Sugiyama Y, Yagala T, Kadota Y, Furuichi T, Hayashi T, Umemura K, Komatsu S, Miyao A, Hirochika H, Kuchitsu K
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Journal Title
JOURNAL OF PLANT RESEARCH
Volume: 124
Pages: 415-424
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Cryptogein-induced cell cycle arrest at G2 phase is associated with inhibition of cyclin-dependent kinases, suppression of expression of cell cycle-related genes and protein degradation in synchronized tobacco BY-2 cells2011
Author(s)
Ohno, R., Kadota, Y., Fujii, S., Sekine, M., Umeda, M., Kuchitsu, K.
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Journal Title
PLANT AND CELL PHYSIOLOGY
Volume: 52
Pages: 922-932
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Involvement of the putative Ca^<2+>-permeable mechanosensitive channels, NtMCA1 and NtMCA2, in Ca^<2+> uptake, Ca^<2+>-dependent cell proliferation and mechanical stress-induced gene expression in tobacco (Nicotiana tabacum) BY-2 cells2011
Author(s)
Takamitsu Kurasu, Takuya Yamanaka, Masataka Nakano, Akiko Takiguchi, Yoko Ogasawara, Teruyuki Hayashi, Kazuko Iida, Shigeru Hanamata, Kazuo Shinozaki, Hidetoshi Iida, Kazuyuki Kuchitsu
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Journal Title
JOURNAL OF PLANT RESEARCH
Volume: 125
Pages: 555-568
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] イネ培養細胞のタンパク質性エリシター誘導性感染防御応答制御におけるCa2+透過チャネルOsTPC1の機能2012
Author(s)
濱田晴康, 能鹿島央司, 清塚正弘, 来須孝光, 大熊英治, 小谷野智子, 岡田憲典, 古賀仁一郎, 山根久和, 村田芳行, 朽津和幸
Organizer
第53回日本植物生理学会年会
Place of Presentation
京都産業大学
Year and Date
20120316-20120318
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[Presentation] 植物の生殖・受精におけるオートファジーの新たな役割2012
Author(s)
来須孝光, 小谷野智子, 花俣繁, 久保貴彦, 永田典子, 野口祐平, 大西孝幸, 宮尾安藝雄, 木下哲, 倉田のり, 朽津和幸
Organizer
シンポジウム「細胞間相互認識とアロ認証」
Place of Presentation
筑波大学
Year and Date
20120110-20120112
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