エリシター誘導性プログラム細胞死におけるミトコンドリア・液胞の機能解析

• 研究課題/領域番号: 17051027
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 東京理科大学
• 研究代表者: 朽津 和幸 東京理科大学, 理工学部, 教授 (50211884)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 5,200千円); 2006年度: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円); 2005年度: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
• キーワード: 感染防御 / プログラム細胞死 / エリシター / シグナル伝達 / ミトコンドリア / 液胞 / アクチン繊維 / プロテインキナーゼ / 感染防御応答 / Ca^<2+>チャネル / 細胞周期 / タバコBY-2細胞

研究概要

1)新規細胞死制御候補因子の単離と機能解析
比較ゲノム解析用モチーフ検索ツールを開発・活用することにより、シロイヌナズナのゲノムから新規細胞死制御候補因子を単離し、機能解析を進めた。哺乳動物のアポトーシス抑制因子IAPの機能ドメイン(BIR)に類似したBR-like domainを持つ一群の遺伝子(ILP family)を動植物の双方から単離した。AtILP2が細胞死抑制因子として機能する可能性が示唆された。IAPを阻害しアポトーシスを促進する哺乳動物のミトコンドリア因子Smacと共通のドメインを持つシロイヌナズナの遺伝子群AtSmacsを単離した。AtSmac1がミトコンドリアに局在し細胞死促進活性を持っことが示唆された。
2)Ca^<2+>シグナル伝達系を介した細胞死の制御とオルガネラ
エリシター誘導性過敏感細胞死誘導過程において、PCD誘導に先立ち、ミトコンドリア活性のマーカーと考えられているMTT還元酵素活性の急激な低下が観察された。エリシターにより急激に発現が誘導されるCa^<2+>活性化型プロテインキナーゼを単離し、発現抑制株を作成したところ、膜電位依存性Ca^<2+>チャネルOsTPC1の破壊株と同様にMTT還元酵素活性活性の低下とPCDの抑制が見られた。PCD誘導過程においてCa^<2+>シグナル伝達系が、ミトコンドリア等オルガネラの制御に重要な役割を果たす可能性が示唆された。
3)細胞死実行過程における液胞・細胞骨格系の動態
BY-2細胞のエリシター誘導性同調的PCD誘導系を用いて、細胞死の実行過程における液胞、液胞膜、微小管、アクチン繊維の動態を可視化解析した。PCDの最終段階で誘導される液胞膜の透過性変化に先立ち、液胞膜構造の再編成が誘導されること、液胞膜構造の変化は、アクチン繊維によって調節され、アクチン重合阻害剤によりPCDが促進されることが明らかとなった。

研究成果

• [雑誌論文] Spatiotemporal metabolic regulation of anthocyanin and its related compounds during development of marginal picotee petals in Petunia hybrida (Solanaceae). (2007)
  • 著者名/発表者名: Saito, R., Kuchitsu, K., Ozeki, Y., Nakayama, M
  • 雑誌名: J. Plant Res. 120(印刷中)
• [雑誌論文] Calcium ions are involved in the delay of plant cell cycle progression by abiotic stresses. (2006)
  • 著者名/発表者名: Sano, T., Higaki, T., Handa, K., Kadota, Y., Kuchitsu, K., Hasezawa, S., Hoffmann, A., Endter, J., Zimmermann, U., Hedrich, R., Roitsch, T.
  • 雑誌名: FEBS Lett. 580・2 ページ: 597-602
• [雑誌論文] Regulation of anthocyanin biosynthesis involved in the formation of marginal picotee petals in Petunia. (2006)
  • 著者名/発表者名: Saito, R., Fukuta, N., Ohmiya, A., Itoh, Y., Ozeki, Y., Kuchitsu, K., Nakayama, M.
  • 雑誌名: Plant Science 170・4 ページ: 828-834
• [雑誌論文] A 9-cis-epoxycarotenoid dioxygenase inhibitor for use in the elucidation of abscisic acid action mechanisms. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kitahata, N., Han, S.-Y., Noji, N., Saito, T., Kobayashi, M., Nakano, T., Kuchitsu, K., Shinozaki, K., Yoshida, S., Matsumoto, S., Tsujimoto, M., Asami, T.
  • 雑誌名: Bioorg. Med. Chem. 14・16 ページ: 5555-5561
  • NAID: 120006385439
• [雑誌論文] Regulation of Elicitor-induced Defense Responses by Ca^<2+> Channels and Cell Cycle in Tobacco BY-2 Cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kadota, K., Kuchitsu, K.
  • 雑誌名: Biotechnology in Agriculture and Forestry 58 ページ: 207-221
• [雑誌論文] Continuous Recognition of the Elicitor Signal for Several Hours Is Prerequisite for Induction of Cell Death and Prolonged Activation of Signaling Events in Tobacco BY-2 Cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kadota, Y., Fujii, S., Ogasawara Y., Maeda, Y., Higashi, K., Kuchitsu, K.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 47・9 ページ: 1337-1342
• [雑誌論文] Multi-Domain HMMsearch : マルチドメインを持つ遠縁なタンパク質のための相同性検索ツール (2006)
  • 著者名/発表者名: 瀬下 真吾, 賀屋 秀隆, 松井 藤五郎, 朽津 和幸, 大和田 勇人
  • 雑誌名: 情報科学技術レターズ LH-006 ページ: 153-156
• [雑誌論文] Pathogen-induced calmodulin isoforms in basal resistance against bacterial and fungal pathogens in tobacco. (2006)
  • 著者名/発表者名: Takabatake, T., Karita K., Seo, S., Mitsuhara, I., Kuchitsu, K., Ohashi, Y.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol.48 : 414-423 58 ページ: 207-221
  • NAID: 10018913400
• [雑誌論文] HMMプロファイルの類似性に着目した遠縁の相同体検出手法の提案 (2006)
  • 著者名/発表者名: 河村 真平, 賀屋 秀隆, 松井 藤五郎, 朽津 和幸, 大和田 勇人
  • 雑誌名: 第5回情報科学技術フォーラム (FIT-2006) 講演論文集 第2分冊 ページ: 427-428
• [雑誌論文] モデル植物の購買履歴からの変異体選択支援システム (2006)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 貴命, 賀屋 秀隆, 松井 藤五郎, 朽津 和幸, 大和田 勇人
  • 雑誌名: 第5回情報科学技術フォーラム (FIT・2006) 講演論文集 第2分冊 ページ: 433-434
• [雑誌論文] シミュレーション・データセットを用いた実験によるMulti-Domain HMMsearchの評価 (2006)
  • 著者名/発表者名: 瀬下真吾, 賀屋秀隆, 松井藤五郎, 朽津 和幸, 大和田勇人
  • 雑誌名: 情報処理学会第68回全国大会講演論文集 第4分冊 ページ: 573-574
• [雑誌論文] 生物学の知識の埋め込みを可能とするモチーフ検索システムの開発 (2006)
  • 著者名/発表者名: 吉原久雄, 賀屋秀隆, 松井藤五郎, 朽津 和幸, 大和田勇人
  • 雑誌名: 情報処理学会第68回全国大会講演論文集 第4分冊 ページ: 575-576
• [雑誌論文] Regulation of Elicitor-induced Defense Responses by Ca^<2+> Channels and Cell Cycle in Tobacco BY-2 Cells. in press. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kadota, K., Kuchitsu K.
  • 雑誌名: Biotechnology in Agriculture and Forestry 印刷中
• [雑誌論文] Calcium ions are involved in the delay of plant cell cycle progression by abiotic stresses. (2006)
  • 著者名/発表者名: Sano, T., Higaki, T., Handa, K., Kadota, Y., Kuchitsu, K., Hasezawa, S., Hoffmann, A., Endter, J., Zimmermann, U., Hedrich, R., Roitsch, T.
  • 雑誌名: FEBS Lett. 580巻2号 ページ: 597-602
• [雑誌論文] Regulation of anthocyanin biosynthesis involved in the formation of marginal picotee petals in Petunia. (2006)
  • 著者名/発表者名: Saito, R, Fukuta, N., Ohmiya, A., Itoh, Y., Ozeki, Y., Kuchitsu, K., Nakayama, M.
  • 雑誌名: Plant Science 170巻4号 ページ: 828-834
• [雑誌論文] Biotin-labeled abscisic acid as a probe for investigating abscisic acid binding sites on plasma membranes of barley aleurone protoplasts. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kitabata, K.Nakano, T., Kuchitsu, K., Yoshida, S., Asami, T.
  • 雑誌名: Bioorg.Med.Chem. 13(10) ページ: 3351-3358
• [雑誌論文] Identification of a novel gene family. paraiogs of an inhibitor of apoptosis proteins present in plants, fungi, and animals. (2005)
  • 著者名/発表者名: Higashi, K., Takasawa, R., Yoshimori, A., Goh, T., Tanuma, S., Kuchitsu, K.
  • 雑誌名: Apoptosis 10(3) ページ: 471-480
• [雑誌論文] Identification of a putative voltage-gated Ca^<2+> channel as a key regulator of elicitor-induced hypersensitive cell death and mitogen-activated protein kinase activation in rice. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kurusu.T., Yagala, T., Miyao, A., Hirochika, H., Kuchitsu, K.
  • 雑誌名: Plant J. 42(6) ページ: 798-809
• [雑誌論文] Characterization of the Origin Recognition Complex (ORC) from a higher plant, rice (Oryza sativa L.), (2005)
  • 著者名/発表者名: Mori, Y., Yamamoto, T., Sakaguchi, N., Ishibashi, T., Furukawa, T., Kadota, Y., Kuchitsu, K., Hashimoto, J., Kimura, S., Sakaguchi, K.
  • 雑誌名: Gene 353(1) ページ: 23-30
• [雑誌論文] The relationship between various image of acyanic petal of Eustoma gradifrorum under UV light and flavonoid content. (2005)
  • 著者名/発表者名: Fukuta, N., Miyasaka, M., Saitou, R., Kuchitsu, K., Nakayama, M.
  • 雑誌名: Hort.Res.(Japan) 4(2) ページ: 147-151
• [雑誌論文] Roles of the Putative Voltage-Gated Ca^<2+> Permeable Channels, the TPC1 Family, in Plant Stress Signaling. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kuchitsu, K., Kadota, Y., Kurusu, T.
  • 雑誌名: J.Agr.Meteorol.(Journal of Agricultural Meteorology) 60(6) ページ: 1109-1111
  • NAID: 130006847424
• [雑誌論文] Cell cycle-dependent regulation of oxidative stress responses and Ca^<2+> permeable channels NtTPClA/B in tobacco BY-2 cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kadota, K., Furuichl, T., Sano, T., Kaya, H., Murakami, Y., Gunji, W., Muto, S., Hasezawa, S., Kuchitsu, K.
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Comm. 336(4) ページ: 1259-1267
• [雑誌論文] Catalytic Activation of Plant MAPK Phosphatase NtMKP1 by Its Physiological Substrate SIPK, but Not by Calmodulins. (2005)
  • 著者名/発表者名: Katou, S., Karita, E., Yamakawa, H., Seo, S., Mitsuhara, I., Kuchitsu, K., Ohashi, Y.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 280(47) ページ: 39569-39581
• [雑誌論文] Early ABA Signaling Events in Guard Cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Pei, Z.-M., Kuchitsu, K.
  • 雑誌名: J.Plant Growth Regul. 24(4) ページ: 296-307
• [図書] 微生物の病原性と植物の防御応答 (2007)
  • 著者名/発表者名: 朽津和幸他, (上田一郎編)
  • 総ページ数: 231
  • 出版者: 北海道大学出版会
• [図書] 生体防御医学事典 (2007)
  • 著者名/発表者名: 朽津和幸他, (鈴木和男 監修, 朽津和幸 他編集)
  • 総ページ数: 365
  • 出版者: 朝倉書店