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植物エンドサイトーシスの細胞膜切断を担う分子装置の同定とその育種利用

Research Project

Project/Area Number 10J08869
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Applied molecular and cellular biology
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

藤本 優  東京大学, 大学院・理学系研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2010 – 2012
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2012: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2011: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2010: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsダイナミン様タンパク質 / エンドサイトーシス / シロイヌナズナ / 超解像イメージング / SCLIM / 構造化照明法 / 全反射照明蛍光顕微鏡法 / クラスリン
Research Abstract

昨年度までの研究成果により,陸上植物のエンドサイトーシス小胞形成においては,DRP1,DRP2という分子構造の異なる二種類のダイナミン様タンパク質が,細胞質側に陥入したピット様構造の根元に,直径60nmほどのリング状構造に重合し,次第にその直径を狭めていくことで最終的に細胞膜の切断を実行することを明らかにした.さらに,これらの重合には,方向性が存在することを発見した.これらの成果は,実際の生きた細胞内における細胞膜切断装置の微細構造や特性,そして作動メカニズムを初めて明らかにした研究であり,細胞生物学分野において,大変重要な価値を持つと考えられる.これらの知見を踏まえ,今年度はまずDRP1およびDRP2が,同一のリング状構造に重合するか否かを明らかにするため,両者の細胞膜上における詳細な局在パターンを比較した.この解析には,理化学研究所中野生体膜研究室で開発された多色での超解像観察が可能な共焦点レーザー顕微鏡(Super-resolution Confocal Live Imaging Microscope : SCLIM)を用いた.その結果,細胞膜上における両者のリング状シグナルはよく一致することが明らかになった.さらに,共免疫沈降法を用いて,DRP1とDRP2の分子間相互作用を解析すると,両者は細胞内において結合していることが分かった.これらの結果から,DRP1とDRP2は同一のリング状構造に重合することが示唆された.これまでに異なる分子種のダイナミン様タンパク質が同一の構造体に重合することを示した報告例はなく,これらの成果は,当該分野におけるこれまでの常識を覆す報告であり,大変重要な発見だと考えられる.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

本研究課題においては,構造化照明を始めとしたという当初の計画にはなかった超解像イメージングの適用により,研究内容に新たな展開を加えることができた.

Report

(3 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • 2010 Annual Research Report
  • Research Products

    (24 results)

All 2013 2012 2011 2010 Other

All Journal Article (12 results) (of which Peer Reviewed: 12 results) Presentation (7 results) Book (2 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] Arabidopsis RABA1 GTPases are involved in transport between the trans-Golgi network and the plasma membrane, and are required for salinity stress tolerance.2013

    • Author(s)
      Rin Asaoka, Tomohiro Uemura, Jun Ito, Masaru Fujimoto, Emi Ito, Takashi Ueda, Akihiko Nakano
    • Journal Title

      The Plant Journal

      Volume: 73 Issue: 2 Pages: 240-249

    • DOI

      10.1111/tpj.12023

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Arabidopsis sphingolipid fatty acid 2-hydroxylases (AtFAH1 and AtFAH2) are functionally differentiated in fatty acid 2-hydroxylation and stress responses.2012

    • Author(s)
      Nagano M. Takahara K. Fujimoto M. Tsutsumi N. Uchimiya H. Kawai-Yamada M.
    • Journal Title

      Plant Physiol.

      Volume: 159 Issue: 3 Pages: 1138-1148

    • DOI

      10.1104/pp.112.199547

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] cis-Golgi proteins accumulate near the ER exit sites and act as the scaffold for Golgi regeneration after brefeldin A treatment in tobacco BY-2 cells.2012

    • Author(s)
      Ito Y, Uemura T, Shoda K, Fujimoto M. Ueda T, Nakano A
    • Journal Title

      Mol. Biol. Cell.

      Volume: 23 Issue: 16 Pages: 3203-3214

    • DOI

      10.1091/mbc.e12-01-0034

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dynamic behavior of clathrin in Arabidopsis thaliana unveiled by live imaging2012

    • Author(s)
      Ito E, Fujimoto M, Ebine K, Uemura T, Ueda T, Nakano A
    • Journal Title

      Plant Journal

      Volume: 69 Issue: 2 Pages: 204-216

    • DOI

      10.1111/j.1365-313x.2011.04782.x

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Endosomal trafficking pathway regulated by ARA6, a RAB5 GTPase unique to plants2012

    • Author(s)
      Ebine K, Miyakawa N, Fujimoto M, Uemura T, Nakano A, Ueda T
    • Journal Title

      Small GTPase

      Volume: 2 Pages: 1-5

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      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Nitrate addition alleviates ammonium toxicity without lessening ammonium accumulation, organic acid depletion and inorganic cation depletion in Arabidopsis thaliana shoots2012

    • Author(s)
      Hachiya T, Watanabe CK, Fujimoto M, Ishikawa T, Takahara K, Kawai-Yamada M, Uchimiya H, Uesono Y, Terashima I, Noguchi K
    • Journal Title

      Plant and Cell Physiology

      Volume: 53 Issue: 3 Pages: 577-591

    • DOI

      10.1093/pcp/pcs012

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      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The rice mitochondrial iron transporter is essential for plant growth2011

    • Author(s)
      Bashir K, Ishimaru Y, Shimo H, Nagasaka S, Fujimoto M, Takanashi H, Tsutsumi N, An G, Nakanishi H, Nishizawa NK
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 2 Issue: 1 Pages: 322-322

    • DOI

      10.1038/ncomms1326

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      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A membrane trafficking pathway regulated by the plant-specific RAB GTPase ARA62011

    • Author(s)
      Ebine K, Fujimoto M, Okatani Y, Nishiyama T, Gob T, Ito E, Dainobu T, Nishitani A, Uemura T, Sato MH, Thordal-Christensen H, Tsutsumi N, Nakano A, Ueda T
    • Journal Title

      Nature Gell Biology

      Volume: 13 Issue: 7 Pages: 853-859

    • DOI

      10.1038/ncb2270

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  • [Journal Article] MIRO1 influences the morphology and intracellular distribution of mitoc hondria during embryonic cell division in Arabidopsis.2011

    • Author(s)
      Yamaoka S, Nakajima M, Fujimoto M, Tsutsumi N.
    • Journal Title

      Plant Cell Reports

      Volume: 2 Pages: 239-244

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  • [Journal Article] Fusion of mitochondria in tobacco suspension cultured cells is dependent on the cellular ATP level but not on actin polymerization.2010

    • Author(s)
      Wakamatsu K, Fujimoto M, Nakazono M, Arimura S, Tsutsumi N.
    • Journal Title

      Plant Cell Reports

      Volume: 10 Pages: 1139-1145

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      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The FtsH protease heterocomplex in arabidopsis : dispensability of type-B protease activity for proper chloroplast development.2010

    • Author(s)
      Zhang D, Kato Y, Zhang L, Fujimoto M, Tsutsumi N, Sodmergen, Sakamoto W.
    • Journal Title

      Plant Cell

      Volume: 11 Pages: 3710-3725

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      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] ADP-ribosylation factor machinery mediates endocytosis in plant cells.2010

    • Author(s)
      Naramoto S, Kleine-Vehn J, Robert S, Fujimoto M, Dainobu T, Paciorek T, Ueda T, Nakano A.Van Wontagu MC, Fukuda H.Friml J.
    • Journal Title

      Proc.Natl.Acad.Sci.USA

      Volume: 50 Pages: 21890-21895

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      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 陸上植物固有のR-SNAREに存在する挿入配列の起源とその機能2013

    • Author(s)
      勝本優, 海老根一生, 丸山桃子, 井坂奈々子, 植村知博, 石崎公康, 大和勝幸, 河内孝之, 中野明彦, 上田貴志
    • Organizer
      第54回日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      岡山大学(岡山市)
    • Year and Date
      2013-03-22
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 超解像イメージングで解き明かす植物細胞膜切断装置の微細構造2012

    • Author(s)
      藤本優, 中野明彦, 上田貴志
    • Organizer
      第53回日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      京都産業大学(招待講演)
    • Year and Date
      2012-03-16
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 超解像イメージングで観る植物細胞のエンドサイトーシス小胞形成2011

    • Author(s)
      藤本優, 中野明彦, 上田貴志
    • Organizer
      日本植物学会第75回大会
    • Place of Presentation
      東京大学(招待講演)
    • Year and Date
      2011-09-17
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] ゼニゴケVAMP72スプライシングバリアントの機能解析2011

    • Author(s)
      藤本優, 丸山桃子, 海老根一生, 井坂奈々子, 植村知博, 石崎公庸, 大和勝幸, 河内孝之, 中野明彦, 上田貴志
    • Organizer
      第52回日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      東北大学
    • Year and Date
      2011-03-20
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      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] TIRF顕微鏡で観る植物細胞のエンドサイトーシス2010

    • Author(s)
      藤本優, 有村慎一, 上田貴志, 高梨秀樹, 林嘉禾, 中野明彦, 堤伸浩
    • Organizer
      日本植物学会第74回大会
    • Place of Presentation
      中部大学
    • Year and Date
      2010-09-09
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      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] シロイヌナズナダイナミン様タンパク質DRP2BとDRP1Aはエンドサイトーシス時のクラスリン被覆小胞形成に関与する2010

    • Author(s)
      藤本優, 有村慎一, 上田貴志, 高梨秀樹, 林嘉禾, 中野明彦, 堤伸浩
    • Organizer
      第62回日本細胞生物学会大会
    • Place of Presentation
      大阪国際会議場
    • Year and Date
      2010-05-20
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  • [Presentation] Arabidopsis dynamin-related proteins DRP2B and DRP1A participate in clathrin-coated vesicle formation during endocytosis.2010

    • Author(s)
      Fujimoto M, Arimura S, Ueda T, Takanashi H, Hayashi Y, Nakano A,Tsutsumi N.
    • Organizer
      21^<st> International Conference on Arabidopsis Research
    • Place of Presentation
      横浜パシフィコ横浜
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      2010 Annual Research Report
  • [Book] Conserved and plant-unique mechanisms regulating plant post-Golgi traffic.2012

    • Author(s)
      Fujimoto M, Ueda T.
    • Total Pages
      10
    • Publisher
      Front. Plant Sci.
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      2012 Annual Research Report
  • [Book] 生物の科学遺伝「サステナブル社会構築の基盤となる循環型炭素資源-細胞壁資材の細胞内輸送-植物の膜交通と細胞壁」2012

    • Author(s)
      藤本優, 上田貴志
    • Total Pages
      6
    • Publisher
      株式会社エヌ・ティー・エス
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      2011 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.biol.s.u-tokyo.ac.jp/users/hasseipl/HP/japanese/study/index.html

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      2010 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/pmg/

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      2010 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.a.u-tokyo.ac.jp/topics/tutumi100316.html

    • Related Report
      2010 Annual Research Report

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Published: 2010-12-03   Modified: 2024-03-26  

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