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選択的オートファジーによる植物ペルオキシソームの品質管理機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 12J05852
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 植物分子生物・生理学
研究機関総合研究大学院大学

研究代表者

柴田 美智太郎  総合研究大学院大学, 生命科学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2012 – 2013
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
2013年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2012年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワードペルオキシソーム / オートファジー / ペキソファジー / シロイヌナズナ / 品質管理
研究概要

私たちはペルオキシソームの細胞内局在に着目し、野生株とは異なった局在を示す変異株の選抜を行ってきた。そして、peup1 (peroxisome unusualpositioning 1)と名付けた変異株の解析を通して、オートファジーという細胞内の分解系が植物においてはペルオキシソームの品質管理機構として機能しているという仮説を立てた。
当該年度では、オートファゴソームマーカーであるATG8と蛍光タンパク質mCherryと融合させたコンストラクトを作成し、それをペルオキシソーム可視化植物体GFP-PTS1株に導入することでオートファゴソームとペルオキシソームとを同時に観察することに成功した。そして、オートファジーが酸化的になったペルオキシソームに対して選択的に機能することを見出した。これらの結果は、酸化的、すなわち機能が低下したペルオキシソームのみがオートファジーによって細胞内から除去されていることを示している。つまり、オートファジーがペルオキシソームの品質管理機構として機能していることを示唆している。
これらの成果は、本研究最大の目的であった「オートファジーによるペルオキシソーム分解は異常なペルオキシソームに対して特異的であるか?」という問いに直接的に答えを示すものである。さらにこの成果は、シロイヌナズナにおいてペルオキシソームがオートファジーによって分解されていることを具体的に示した初めての例である上に、酸化還元状態を指標としてオートファジーによる分解が選択的であることを示した点は、「どのような機構によって異常なペルオキシソームが選択されているのか?」というより上位の問題解決の糸口となるものである。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

研究方法は当初予定していたものと変更はあったが、当初に設定した「オートファジーによりペルオキシソームの品質がどのように管理されているのか」という問題に対して明確な回答を示すことができたため。

今後の研究の推進方策

(抄録なし)

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Organ-specific quality control of plant peroxisomes is mediated by autophagy.2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshimoto, K., Shibata, M., Kondo, M., Oikawa, K., Sato, M., Toyooka, K., Shirasu, K., Nishimura, M., and Ohsumi, Y
    • 雑誌名

      Journal of Cell Science

      巻: 127 ページ: 1161-1168

    • DOI

      10.1242/jcs.139709

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Highly Oxidized Peroxisomes Are Selectively Degraded via Autophagy in Arabidopsis2013

    • 著者名/発表者名
      Shibata, M., Oikawa, K., Yoshimoto, K., Kondo., M., Mano, S., Yamada, K, Hayashi, M, Sakamoto, W., Ohsumi. Y., and Nishimura. M
    • 雑誌名

      The Plant Cell

      巻: 25 号: 12 ページ: 4967-4983

    • DOI

      10.1105/tpc.113.116947

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Plant autophagy is responsible for peroxisomal transition and plays an important role in the maintenance of peroxisomal quality

    • 著者名/発表者名
      Shibata, M., Oikawa, K., Yoshimoto, K, Goto-Yamada, S., Kondo, M, Mano, S., Yamada, K., Hayashi, M., Sakamoto, W., Ohsumi, Y., and Nishimura, M
    • 雑誌名

      Autophagy

      巻: (印刷中)

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 酸化的になったペルオキシソームはオートファジーのシステムで分解される2014

    • 著者名/発表者名
      柴田美智太郎, 及川和聡, 吉本光希, 近藤真紀, 真野昌二, 山田健志, 林誠, 坂本亘, 大隅良典, 西村幹夫
    • 学会等名
      日本植物生理学会
    • 発表場所
      富山大学(富山県富山市)
    • 年月日
      2014-03-20
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] シロイヌナズナにおけるオートファジーは劣化したペルオキシソームを選択的に分解する2013

    • 著者名/発表者名
      柴田美智太郎, 及川和聡, 吉本光希, 近藤真紀, 真野昌二, 山田健志, 林誠, 坂本亘, 大隅良典, 西村幹夫
    • 学会等名
      日本分子生物学会
    • 発表場所
      神戸ポートアイランド (兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2013-12-04
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] シロイヌナズナオートファジー欠損変異株peuplでは不良ベルオキシソームが蓄積する2013

    • 著者名/発表者名
      柴田 美智太郎
    • 学会等名
      第54回日本植物生理学会.
    • 発表場所
      岡山大学(岡山県)
    • 年月日
      2013-03-23
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] ペルオキシソームの機能維持における過酸化水素の役割2012

    • 著者名/発表者名
      柴田 美智太郎
    • 学会等名
      植物の環境感覚 第3回若手の会
    • 発表場所
      浜名湖カリアツク(静岡県)
    • 年月日
      2012-10-16
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2013-04-25   更新日: 2024-03-26  

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