耐塩性に関与した塩ストレスによる植物のイオンチャネルタンパク質の修飾・酸化

• 研究課題/領域番号: 08F08099
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 外国
• 研究分野: 植物栄養学・土壌学
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 村田 芳行 岡山大学, 大学院・自然科学研究科, 教授
• 研究分担者: HOQUE M.A. 岡山大学, 大学院・自然科学研究科, 外国人特別研究員 ; HOQUE M. A. 岡山大学, 大学院・自然科学研究科, 外国人特別研究員
• 研究期間 (年度): 2008 – 2009
• 研究課題ステータス: 完了 (2009年度)
• 配分額: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円); 2009年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 2008年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
• キーワード: 耐塩性 / 塩ストレス / イオンチャネル / タンパク質修飾 / タンパク質酸化

研究概要

塩ストレスが誘導する活性酸素種(過酸化水素など)やアルデヒド(メチルグリオキザールなど)の生成は、タンパク質や脂質の酸化を引き起こし、また、プロリンやベタインが、活性酸素種消去やアルデヒド消去に関与する酵素の活性を向上させる。一方、耐塩機構において、細胞内からのカリウムの流出に深く関与する原形質膜外向き整流性カリウムチャネルの活性の制御が重要であり、また、細胞の信号伝達に重要である原形質膜カルシウム(非選択性カチオン)チャネルが酸化還元に関わる過酸化水素やNADPHによって活性が制御されている。
本年度は、「耐塩性に関与した塩ストレスによる植物のイオンチャネルタンパク質の修飾・酸化」の解析を目的として、以下の成果を得た。
1)耐塩性に深く関与するタンパク質に着目し、塩ストレスによって産生が誘導されるアルデヒド(特に、メチルグリオキザール)や活性酸素種(過酸化水素)によるタンパク質の修飾・酸化が及ぼす活性への影響を調べた。いくつかのタンパク質の活性が大きく変化することを明らかにした。
2)アルデヒドや活性酸素種による修飾・酸化されるタンパク質のアミノ酸残基の同定をMALDI-TOF MSを用いて行なった。現在、ペプチド断片の調整等の検討を行ない、アルデヒドで修飾されたアミノ酸残基を同定し、結晶構造解析の結果より、活性への関与する可能性が高い位置にあるアミノ酸であることがわかった。

研究成果

• [雑誌論文] Proline and Glycinebetaine Confer Cadmium Tolerance on Tobacco Bright Yellow-2 Cells by Increasing Ascorbate-Glutathione Cycle Enzyme Activities (2009)
  • 著者名/発表者名: Islam, M.M., Hoque, M.A., Okuma, E., Jannat, R., Banu, M.N.A., Jahan, M.S., Nakamura, Y., Murata, Y.
  • 雑誌名: Biosci.Biotechnol.Biochem. 73 ページ: 2320-2323
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exogenous proline and glycinebetaine increase antioxidant enzyme activities and confer tolerance to cadmium stress in cultured tobacco cells (2009)
  • 著者名/発表者名: Islam, M.M., Hoque, M.A., Okuma, E., Banu, M.N.A., Shimoishi, Y., Nakamura, Y., Murata, Y.
  • 雑誌名: J.Plant Physiol. 166 ページ: 1587-1597
  • 査読あり
• [雑誌論文] Proline and glycinebetaine induce antioxidant defense gene expression and suppress cell death in cultured tobacco cells under salt stress (2009)
  • 著者名/発表者名: Banu, M.N.A., Hoque, M.A., Watana be-Sugimoto, M., Matsuoka, K., Nakamura, Y., Shimoishi, Y.Murata, Y.
  • 雑誌名: J.Plant Physiol. 166 ページ: 146-156
  • 査読あり
• [雑誌論文] Proline and glycinebetaine induce antioxidant defence gene expression and suppress cell death in cultured tobacco cells under salt stress (2009)
  • 著者名/発表者名: Banu, M. N. A., Hoque, M. A.
  • 雑誌名: J. Plant Physiol. 166 ページ: 146-156
  • 査読あり
• [雑誌論文] Proline and glycinebetaine enhance antioxidant defence and methylglyoxal detoxification systems and reduce NaCl-induced damage in cultured tobacco cells (2008)
  • 著者名/発表者名: Hoque, M. A., Banu, M. N. A.
  • 雑誌名: J. Plant Physiol. 165 ページ: 813-824
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exogenous proline and glycinebetaine increase antioxidant enzyme activities and confer tolerance to cadmium stress in cultured tobacco cells
  • 著者名/発表者名: Mohammad Muzahidul Islam
  • 雑誌名: J. Plant Physiol. (in press)
  • 査読あり
• [学会発表] Effects of exogenous proline and betaine on ascorbate-glutahione cycle enzyme activities in tabacco Bright Yellow-2 cells under cadmium stress (2009)
  • 著者名/発表者名: Mohammad Muzahidul Islam
  • 学会等名: 日本農芸化学会中四国支部題23回講演会
  • 発表場所: 高知大学
  • 年月日: 2009-01-24
• [学会発表] Increased Antioxidant Defense and Glyoxalase Systems by Proline and Glycinebetaine Confer Salt Tolerance in Cultured Tobacco Cells (2009)
  • 著者名/発表者名: Hoque, M.A., Banu, M.N.A., Okuma, E., Watanabe-Sugimoto, M., Amako, K., Matsuoka, K., Nakamura, Y., Shimoishi, Y., Murata, Y.
  • 学会等名: Plant Biology 2009
  • 発表場所: ホノルル、ハワイ