植物液胞におけるタンパク質分解の解析-オートファジーのアッセイ系の開発

• Project/Area Number: 12740447
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 植物生理
• Research Institution: Okazaki National Research Institutes
• Principal Investigator: 野田 健司 岡崎国立共同研究機構, 基礎生物学研究所, 助手 (00290908)
• Project Period (FY): 2000 – 2001
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2001)
• Budget Amount: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000); Fiscal Year 2001: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2000: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
• Keywords: オートファジー / 液胞 / シロイヌナズナ / タンパク質分解

Research Abstract

植物細胞を動物細胞から区別している特徴の一つは、その巨大な中心液胞の存在である。多面的なその役割の中で、分解機能の解析は殆ど進行していなかった。オートファジーは、細胞内タンパク質を液胞に送り込み、分解する現象であり、液胞分解機構の中心的な役割を担っていると目されている。本研究は、オートファジーが植物体において果たす役割を解明することを目的として開始した。酵母APG遺伝子は酵母のオートファジーに必須な遺伝子であり、その多くのホモログがシロイヌナズナにも基本的に保存されていた。タグ挿入ラインをスクリーニングし、それらホモログの中の一つAtApg9の破壊株を得た。AtApg9破壊株では、そのApApg9mRNA、タンパク質が全く発現していなかった。Atapg9-1変異株は、栄養飢餓にさらすと野性型より早期に枯死を始めた。次に、シロイヌナズナ色素体に、液胞プロテアーゼ依存的にプロセシングされるマーカータンパク質を発現させた。AtApg9破壊株では野性型株に比べて、先にプロセスされたフォームが現れた。これらのことから、栄養飢餓に伴う枯死に前後して葉緑体の分解がおこり、オートファジーがこの飢餓に対する耐性維持に重要な働きをしていることが判明した。この結果は、植物体の個体レベルで液胞分解の重要性を示したものである。

Research Products

• [Publications] Suzuki K, Kirisako T, Kamada Y, Mizushima N, Noda T, Ohsumi Y: "The pre-autophagosomal structure organized by concerted functions of APG genes is essential for autophagosome formation"EMBO J.. 20(21). 5971-5981 (2002)
• [Publications] Ishihara N, Hamasaki M, Yokota S, Suzuki K, Kamada Y, Kihara A, Yoshimori T, Noda T, Ohsumi Y: "Autophagosome requires specific early Sec proteins for its formation and NSF/SNARE for vacuolar fusion"Mol Biol Cell. 12(11). 3690-3702 (2000)
• [Publications] Shintani T, Suzuki K, Kamada Y, Noda T, Ohsumi Y.: "Apg2p functions in autophagosome formation on the perivacuolar structure"J Biol Chem. 276(32). 30452-30460 (2001)
• [Publications] Takeshi Noda, Yoshinori Ohsumi, Daniel Klionsky: "The yeast vacuole^* A paradigm for Plant cell Biologist? In Vacuolar Compartments, Annual Plant Reviews, Vol5"Sheffield Academic Press. 314 (2000)
• [Publications] Kirisako,T.,Ichimura,Y.,Okada,H.,Kabeya,Y.,Mizushima,N.,Yoshimori,T.,Ohsumi,M.,Noda,T.OhsumiY: "Reversible modification regulares the memrane-binding state of Apg8/Aut7 essential for autophagy and the cytoplasm to vacuole targeting pathway"J.Cell Biol. 151. 263-276 (2000)
• [Publications] Ichimura,Y.,Kirisako,T.,Takao,T.,Satomi,Y.,Shimonishi,Y.,Ishihara,N.,Mizushima,N.,Tanida,I.,Kominami,E.,Ohsumi,M.,Noda,T.Ohsumi,Y: "A ubiquitin-like system mediates protein lipidation"Nature. 408. 488-492 (2000)
• [Publications] Kihara,A.,Noda,T.,Ishihara,N.and Ohsumi,Y.: "Two distinct Vps34 Ptdlns 3-kinase Complexes functionin autophagy and CPY sorting in Saccharomyces cevisiae"J.Cell Biol. 152. 519-530 (2001)
• [Publications] Noda T,Ohsumi Y,Klionsky DJ: "The yeast vacuole, a paradigm for plant biologist?"Annual Plant Review. 5. 1-19 (2000)