植物電圧依存型カルシウムチャネルA+TPC1の分子生物学的機能解析

• Project/Area Number: 03J00639
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: 植物生理
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 古市 卓也 名古屋大学, 大学院・医学系研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2003 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000); Fiscal Year 2005: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2004: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2003: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: カルシウム透過チャネル / 高等植物 / 植物TPC1型チャネル / パッチクランプ / レドックス制御 / TPC1型チャネル

Research Abstract

申請者はゲノム情報を解析して、シロイヌナズナから動物のL-タイプ電位依存型Ca^<2+>チャネルα-サブユニットと2次構造において高い相同性を示す遺伝子(AtTPC1)を見出し、酵母発現系や発光カルシウムインジケーター蛋白質であるエクオリンを導入した形質転換植物を用いた解析から、AtTPC1が植物で初めて単離された電位依存型Ca^<2+>チャネル遺伝子であることを間接的に証明した(Furuichi et al., 2001a)。
本年度の研究では、AtTPC1が電位依存型Ca^<2+>チャネルであることを直接的に証明する為、パッチクランプ法を用いた解析を行った。AtTPC1過剰発現タバコBY-2培養細胞およびNtTPC1発現抑制株を用いたパッチクランプ法による電気生理学的解析から、AtTPC1およびNtTPC1は形質膜の過分極によって活性化される電圧依存型Ca^<2+>チャネルであることを証明した。また、イギリスのグループから同蛋白質が液胞膜にも局在し、SVチャネルとして機能することを示唆する論文が発表されたのでAtTPC1の細胞内局在部位について更に詳細な解析を行った。その結果、AtTPC1蛋白質の大部分は液胞膜に局在するものの、一部は形質膜に局在すること、液胞型AtTPC1では結合蛋白質の作用により形質膜型と異なるCa^<2+>依存性を示すことを明らかとした。併行して行った結合蛋白質同定実験では、上述の機能制御ユニットの同定は行えていないものの、AtTPC1を液胞へ移行させる輸送蛋白質の同定に成功した。(論文作成中)AtTPC1によって情報伝達が行われると類推される糖、窒素化合物をシグナル分子とした情報伝達系や、カルシウムシグナリング以降に活性化される蛋白質リン酸化酵素カスケードについて、3報の論文を発表した。

Research Products

• [Journal Article] Nitrate and Ammonium-induced Ca^<2+> Influx in Arabidopsis Leaf Cells (2006)
  • Author(s): Furuichi, T, Kawano, T.
  • Journal Title: Bulletin of Nippon Sport Science University 35(In press)
• [Journal Article] Effects of Fifteen Rare Earth Metal on Ca^<2+> influx in Tobacco Cells (2006)
  • Author(s): Lin, C., Kadono, T., Yoshizuka, K., Furuichi, T., Kawano, T.
  • Journal Title: Zeitschrift fur Naturforschung C. 61C Pages: 74-80
• [Journal Article] H^+-coupled sugar transporter, an initiator of sugar-induced Ca^<2+>-signaling in plant cells. (2005)
  • Author(s): Furuichi, T., Muto, S.
  • Journal Title: Zeitschrift fur Naturforschung C 60c Pages: 764-768
• [Journal Article] Protein kinase cascade involved in the rapid ABA-signaling in guard cells of Vicia faba. (2005)
  • Author(s): Furuichi, T., Mori, I.C., Muto, S.
  • Journal Title: Zeitschrift fur Naturforschung C 60c Pages: 769-773
• [Journal Article] Cell-cycle-dependent regulation of oxidative stress responses and Ca^<2+> permeable channel NtTPC1A/B in tobacco BY-2 cells. (2005)
  • Author(s): Kadota, Y., Furuichi, T., Sano, T., Kaya, H., Gunji, W., Murakami, Y., Muto, S., Hasezawa, S., Kuchitsu, K.
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun. 336 Pages: 1259-1267
• [Journal Article] Action of aluminum, novel TPC1-type channel inhibitor, against salicylate-induced and cold shock-induced calcium influx in tobacco BY-2 cells. (2005)
  • Author(s): Lin, C., Yu, Y., Iwata, M., Kenji Umemura, K., Furuichi, T., Kuse, M., Isobe, M., Yamamoto, Y., Matsumoto, H., Yoshizuka, K., Kawano, T.
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun. 332 Pages: 823-830
• [Journal Article] Identification of putative voltage dependent Ca^<2+> permeable channels involved in cryptogein-induced Ca^<2+> transients and defense responses in tobacco BY-2 Cells. (2004)
  • Author(s): Kadota, Y., Furuichi, T., Ogasawara, Y., Goh, T., Higashi, K., Muto, S., Kuchitsu, K.
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun. 317 Pages: 823-830
• [Journal Article] Aluminum as a specific inhibitor of plant TPC1 Ca^<2+> channels. (2004)
  • Author(s): Kawano, T., Kadono, T., Furuichi T., Muto, S.(他4名)
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun. 324 Pages: 40-45
• [Journal Article] Functional Identification of the Glycerol Transport Activity of Clamydomonas reinhardtii CrMIP. (2004)
  • Author(s): Anderca, M.I., Suga, S., Furuichi, T., Shimogawara, K., Maeshima, M., Muto, S.
  • Journal Title: Plant Cell Physiol. 45 Pages: 1313-1319
• [Journal Article] A Study on Signal Transduction Mechanism Accompanied with Molecular Translocation in Higher Plant. (2004)
  • Author(s): Furuichi, T., Matsuhashi, M., T., Sokabe, M., Muto, S.(他5名)
  • Journal Title: JAERI-Review 2004-25 Pages: 128-130
• [Journal Article] Controlled salicylic acid levels and corresponding signaling mechanisms in plants. (2004)
  • Author(s): Kawano, T., Furuichi, T., the late Muto, S.
  • Journal Title: Plant Biotechnology 21 Pages: 319-335
• [Book] Floriculture, Ornamental and Plan Biotechnology : advances and topical issues(1st Edition). (2006)
  • Author(s): Furuichi, T., Kawano, T.
  • Publisher: Global Science Books, Ltd., London.(編集中)
• [Book] 日本原子力研究所年報(平成16年度)[第2章3.4項 カルシウムシグナリングに関与する物質移行とシグナル受容の同時計測に関する研究] (2005)
  • Author(s): 古市卓也
  • Publisher: 日本原子力研究所(編集中)
• [Publications] Kawano T, Kadono T, Furuichi T, Muto S, Lapeyrie F.: "Aluminum-induced distortion in calcium signaling involving oxidative bursts and channel regulation in tobacco BY-2 cells."Biochem Biophys Res Commun.. 308(1). 35-42 (2003)
• [Publications] Takuya Furuichi, Shinpei Matsuhashi, Noriko S., Ishioka, Syu Fujimaki, Shigeo Ohtsuki, Toshiaki Sekine, Tamikazu Kume, Shoshi Muto: "Real time-monitoring for translocation and perception of signal molecules in Arabidopsis thaliana mature plant"TIARA Annual Report. 12(2002). 129-131 (2003)
• [Publications] 古市卓也, 武藤尚志: "蛋白質・核酸・酵素(Vol.48 No.15)植物の代謝コミュニケーション-植物分子生理学の新展開-(第2章4項:カルシウム応答)"共立出版株式会社. 250 (2003)