植物におけるポストゴルジオルガネラが担う環境ストレス応答機構の包括的解明

• 研究課題/領域番号: 15H04627
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用分子細胞生物学
• 研究機関: お茶の水女子大学 (2017-2018); 東京大学 (2015-2016)
• 研究代表者: 植村 知博 お茶の水女子大学, 理系女性教育開発共同機構, 准教授 (90415092)
• 研究協力者: 中野 亮平
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 15,990千円 (直接経費: 12,300千円、間接経費: 3,690千円); 2017年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2016年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円); 2015年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
• キーワード: 植物 / トランスゴルジ網 / うどんこ病 / 塩ストレス / ライブイメージング / TGN / SNARE / オルガネラ / 病原菌応答 / 膜交通 / 細胞 / ストレス

研究成果の概要

植物のトランスゴルジ網が担う病原菌応答の研究をおこない、シロイヌナズナに対する非宿主うどんこ病菌によってGI-TGNを介して分泌経路が活性化することを発見した。また、細胞壁修飾関連酵素がこの経路によって分泌されることを明らかにした。塩ストレス応答におけるTGN動態の観察をおこない、塩ストレス応答によってTGNが小さくなっていることを発見した。この過程を詳細に観察するために、共焦点レーザー顕微鏡による塩処理開始から6時間の長時間観察システムを構築した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

トランスゴルジ網は細胞内タンパク質輸送の中心に位置する分岐点となる重要な区画であり、その機能がなくなると植物が病原菌に感染しやすくなることを発見した。トランゴルジ網の機能を制御することで、病気に強い植物の作出や、農薬の開発が期待される。

研究成果

• [国際共同研究] Max Planck Institute(ドイツ)
• [国際共同研究] マックスプランク研究所(ドイツ)
• [雑誌論文] A Missense Mutation in the <i>NSF</i> Gene Causes Abnormal Golgi Morphology in <i>Arabidopsis thaliana</i> (2018)
  • 著者名/発表者名: Tanabashi Sayuri、Shoda Keiko、Saito Chieko、Sakamoto Tomoaki、Kurata Tetsuya、Uemura Tomohiro、Nakano Akihiko
  • 雑誌名: Cell Structure and Function 巻: 43 号: 1 ページ: 41-51
  • DOI: 10.1247/csf.17026
  • NAID: 130006565491
  • ISSN: 0386-7196, 1347-3700
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Golgi entry core compartment functions as the COPII-independent scaffold for ER-Golgi transport in plant cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Ito Yoko、Uemura Tomohiro、Nakano Akihiko
  • 雑誌名: Journal of Cell Science 巻: 131 号: 2
  • DOI: 10.1242/jcs.203893
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evolutionarily conserved BIL4 suppresses the degradation of brassinosteroid receptor BRI1 and regulates cell elongation (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamagami Ayumi、Saito Chieko、Nakazawa Miki、Fujioka Shozo、Uemura Tomohiro、Matsui Minami、Sakuta Masaaki、Shinozaki Kazuo、Osada Hiroyuki、Nakano Akihiko、Asami Tadao、Nakano Takeshi
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 7 号: 1 ページ: 5739-5739
  • DOI: 10.1038/s41598-017-06016-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cadmium-induced changes in vacuolar aspects of Arabidopsis thaliana. (2017)
  • 著者名/発表者名: Shanti S. Sharma, Kotaro Yamamoto, Kohei Hamaji, Miwa Ohnishi, Aya Anegawa, Shashi Sharma, Sveta Thakur, Vijay Kumar, Tomohiro Uemura, Akihiko Nakano, Tetsuro Mimura
  • 雑誌名: Plant Physiol Biochem. 巻: 114 ページ: 29-37
  • DOI: 10.1016/j.plaphy.2017.02.017
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The trans-Golgi network and the Golgi stacks behave independently during regeneration after Brefeldin A treatment in tobacco BY-2 cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Ito, Y., Toyooka, K., Fujimoto, M., Ueda, T., Uemura, T. and Nakano A.
  • 雑誌名: Plant Cell Phys. 巻: 印刷中 号: 4 ページ: 811-821
  • DOI: 10.1093/pcp/pcx028
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Distribution of RAB5-positive multivesicular endosomes and the <i>trans</i>-Golgi network in root meristematic cells of <i>Arabidopsis thaliana</i> (2016)
  • 著者名/発表者名: Ito, E., Uemura, T., Ueda, T. (corresponding author), and Nakano, A.
  • 雑誌名: Ｐｌａｎｔ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 巻: 33 号: 4 ページ: 281-286
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.16.0218a
  • NAID: 130005281074
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Physiological Roles of Plant Post-Golgi Transport Pathways in Membrane Trafficking (2016)
  • 著者名/発表者名: Uemura, T.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 57 号: 10 ページ: 2013-2019
  • DOI: 10.1093/pcp/pcw149
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] SNARE Molecules in Marchantia polymorpha: Unique and Conserved Features of the Membrane Fusion Machinery. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kanazawa, T., Era, A., Minamino, N., Shikano, Y., Fujimoto, M., Uemura, T., Nishihama, R., Yamato, KT., Ishizaki, K., Nishiyama, T., Kohchi, T., Nakano, A., Ueda, T.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 57 号: 2 ページ: 307-24
  • DOI: 10.1093/pcp/pcv076
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Functional zones and dynamics of trans-Golgi network in Arabidopsis (2017)
  • 著者名/発表者名: Yutaro Shimizu, Yamato Komatsu, Yoko Ito, Junpei Takagi J, Kazuo Ebine, Takashi Ueda, Kazuo Kurokawa, Tomohiro Uemura, Akihiko Nakano.
  • 学会等名: 20th European Network for Plant Endomembrane Research meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 超解像ライブメージング観察による植物オルガネの動態と構造 (2017)
  • 著者名/発表者名: 植村知博
  • 学会等名: 異分野融合ワークショップ『細胞外から受ける情報のイメージングとそれを支える解析技術の最前線』
• [学会発表] The dynamics and physiological roles of the TGN in plants. (2016)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Uemura
  • 学会等名: Progress100: Second international symposium: Protein Trafficking and Intracellular Signaling of Plant and Fungal Cells
  • 発表場所: 九州大学 （福岡県博多市）
  • 年月日: 2016-02-08
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The dynamics of trans-Golgi network (TGN) in plants (2015)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Uemura, Takashi Ueda, and Akihiko Nakano.
  • 学会等名: 26th International Conference on Arabidopsis Research
  • 発表場所: Paris （France）
  • 年月日: 2015-07-05
  • 招待講演
• [学会発表] 植物におけるTGNの動態と生理機能 (2015)
  • 著者名/発表者名: 植村知博、中野明彦
  • 学会等名: 第67回日本細胞生物学会大会
  • 発表場所: タワーホール堀船（東京都江戸川区）
  • 招待講演
• [学会発表] 植物におけるトランスゴルジネットワーク（ＴＧＮ）の動態と生理機能 (2015)
  • 著者名/発表者名: 植村知博
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会合同大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • 招待講演