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シロイヌナズナのカルシウム透過性機械刺激センサーの動作機構

研究課題

研究課題/領域番号 19045009
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関東京学芸大学

研究代表者

飯田 秀利  東京学芸大学, 教育学部, 教授 (70124435)

研究期間 (年度) 2007 – 2008
研究課題ステータス 完了 (2008年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 6,500千円)
2008年度: 3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
2007年度: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
キーワード機械刺激センサー / 機械受容チャネル / カルシウムチャネル / カルシウムシグナル / シグナル伝達 / 立体構造 / シロイヌナズナ / 酵母 / 機械刺激受容性カルシウムチャネル / 細胞感覚 / 多量体 / 出芽酵母
研究概要

研究目的は、植物のセルセンサーの一種である機械刺激センサーの構造と動作機構を明らかにすることである。これまで多くの人の研究から、機械刺激センサーの有力候補はCa^<2+>透過性機械受容チャネル(MSチャネル)であることが示唆されている。本研究を始める段階で、そのMSチャネル候補として、本研究代表者のグループがシロイヌナズナのMca1とMca2を特定していた。Mca1とMca2はアミノ酸配列上互いに73%同一であり、両者は共通の構造上の特徴(すなわち、N-halfの推定上の制御領域、EF-hand-likeモチーフ、coiled-coilモチーフ、PLAC8モチーフ、システインリッチ領域、および膜貫通セグメント)をもっている。
本年度の研究では、モーダルシフトの観点からEF-hand-likeモチーフのCa^<2+>結合能を酵母発現系を利用して調べ、Mca1とMca2は確かに^<45>Ca^<2+>を結合することを明らかにした。Ca^<2+>結合はMca1とMca2の活性を調節する可能性が考えられる。また、酵母で発現させたMca1もMca2も、非還元条件でのSDS-PAGEにより2量体および4量体を形成することが示唆された。
また、岡崎統合バイオの永山國昭教授と重松秀樹博士との共同研究により、Mca2を精製し、位相差低温電子顕微鏡により立体構造を観察した。その結果、まず精製したMca2も2量体と4量体を形成することを明らかにした。その上で、顕微鏡像の単粒子解析により、Mca2は4量体を形成しており、その膜貫通部分の大きさは4量体で構成されている既知のK^+チャネルKv1.2の膜貫通部分とほぼ同じであることを明らかにした。
さらに、Mca1とMca2の生体における機能を解明する一環として、mca1欠損株とmca2欠損株の低温ショック後の[Ca^<2+>]_<cyt>の上昇をモニターした。その結果、両欠損株において低温ショック後の[Ca^<2+>]_<cyt>の上昇が野生株よりも約半分に低下していた。この結果は、Mca1とMca2が機械刺激だけでなく低温刺激の感知にも関与していることを示唆している。植物ゲノムにはTRPチャネルホモログは存在しないので、Mca1とMca2が植物においてTRPチャネル様の役割を担っている可能性が考えられる。

報告書

(2件)
  • 2008 実績報告書
  • 2007 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2009 2008 2007 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (16件) 図書 (3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Ion-channel blocker sensitivity of voltage-gated calcium-channel homologue Cchlin Saccharomyces cerevisiae2008

    • 著者名/発表者名
      Teng, J., Goto, R., Iida, K., Kojima, I., and Iida, H
    • 雑誌名

      Microbiology 154

      ページ: 3775-3781

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Essential, completely conserved glycine residue in the domain III S2-S3 1inker of voltage-gated calcium channel α_1 subunits in yeast and mammals.2007

    • 著者名/発表者名
      Iida, K., Teng, J., Tada, T., Saka, A., Tamai, M., Izumi-Nakaseko, H., Adachi-Akahane, S., & Iida, H.
    • 雑誌名

      J. Biol. Chem. 282

      ページ: 25659-25667

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] シロイヌナズナのCa^<2+>透過性機械受容チャネル候補の出芽酵母を利用した構造機能解析2009

    • 著者名/発表者名
      中野正貴、飯田和子、丹生谷博、飯田秀利
    • 学会等名
      第50回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Ca^<2+>透過性機械受容チャネル候補MCA1およびMCA2の組織化学的解析2009

    • 著者名/発表者名
      森研堂、中川祐子、山中拓哉、岩元明敏、飯田秀利
    • 学会等名
      第50回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] タバコBY-2細胞におけるCa^<2+>流入関連因子NtMCA1とNtMCA2のCa^<2+>取込み能に関する解析2009

    • 著者名/発表者名
      山中拓哉、瀧口彬子、中野正貴、三木悠意、林晃之、飯田秀利、来須孝光、朽津和幸
    • 学会等名
      第50回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 機械受容性Ca^<2+>チャネル候補の低温刺激後[Ca^<2+>]_<cyt>上昇への関与2008

    • 著者名/発表者名
      森研堂、飯田秀利
    • 学会等名
      日本植物学会第72回大会
    • 発表場所
      高知大学
    • 年月日
      2008-09-26
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 植物における機械受容カルシウムチャネル : その過去、現在、未来2008

    • 著者名/発表者名
      飯田秀利、森研堂、由野正貴
    • 学会等名
      日本植物学会第72回大会
    • 発表場所
      高知大学
    • 年月日
      2008-09-26
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] イネのストレス応答におけるCa^<2+>流入制御因子候補OsMCAlの機能解析2008

    • 著者名/発表者名
      来須孝光、西川大輔、山崎友香里、櫻井康博、山中拓哉、中川祐子、片桐健、飯田和子、篠崎一雄、飯田秀利、朽津和幸
    • 学会等名
      日本植物学会第72回大会
    • 発表場所
      高知大学
    • 年月日
      2008-09-26
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Structural analysis of recombinant channel proteins by cryoTEM2008

    • 著者名/発表者名
      重松秀樹、重松秀樹、飯田和子、中野正貴、飯田秀利、永山國昭
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第64回学術講演会シンポジウム
    • 発表場所
      国立京都国際会館
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Mechanosensitive channel candidates in plants2008

    • 著者名/発表者名
      Iida, H.
    • 学会等名
      4th International Symposium on Plant Neurobiology
    • 発表場所
      Kyushu University, Fukuoka
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Molecular analysis of potential mechanosensitive Ca^<2+> channels in Arabidopsis thaliana2008

    • 著者名/発表者名
      Shigematsu, H., Nagayama, K., Iida, K., Nakano, M., Mori, K., and Iida, H.
    • 学会等名
      第7回岡崎統合バイオサイエンスシンポジウム
    • 発表場所
      岡崎コンベンションセンター
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] ゼルニケ位相差像によるシロイヌナズナMca2組み換え体の構造解析2008

    • 著者名/発表者名
      重松秀樹、飯田和子、中野正貴、飯田秀利、永山國昭
    • 学会等名
      第46回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      福岡国際会議場
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 電位作動性カルシウムチャネルα1サブユニットS2-S3リンカーに保存されているGly残基の役割2008

    • 著者名/発表者名
      縢金風、中瀬古(泉)寛子、飯田和子、小島至、赤羽悟美、飯田秀利
    • 学会等名
      第31回日本分子生物学会年会・第81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
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] シロイヌナズナのCa^<2+>透過性機械受容チャネル候補の出芽酵母を利用した構造機能解析2008

    • 著者名/発表者名
      中野正貴、山中拓哉、飯田和子、丹生谷博、飯田秀利
    • 学会等名
      第49回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] イネのCa^<2+>流入制御因子候補0sMCA1の単離とストレス応答における機能解析2008

    • 著者名/発表者名
      西川大輔、後藤真理子、来須孝光、山中拓哉、櫻井康博、中川祐子、片桐健、飯田和子、篠崎一雄、飯田秀利、朽津和幸
    • 学会等名
      第49回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] イネのCa^<2+>流入制御因子候補OsMCA1の単離と機能解析2007

    • 著者名/発表者名
      西川大輔、来須孝光、櫻井康博、濱田淳平、中川祐子、片桐 健、飯田和子、篠崎一雄、飯田秀利、朽津和幸
    • 学会等名
      日本植物学会第71回大会
    • 発表場所
      東京理科大学
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 酵母とラットの電位依存性カルシウムチャネルにおける変異の分子的解析2007

    • 著者名/発表者名
      滕金風、飯田和子、多田智子、阪彩香、玉井弥美、中瀬古(泉)寛子、赤羽悟美、飯田秀利
    • 学会等名
      第45回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Characterization of Arabidopsis plasma membrane proteins, Mcal and Mca2, involved in Ca^<2+> uptake and mechanosensing.2007

    • 著者名/発表者名
      Nakagawa, Y., Katagiri, T., Shinozaki, K., Qi, Z., Tatsumi, H., Furuichi, T., Kishigami, A., Sokabe, M., Kojima, I., Sato, S., Kato, T., Tabata, S., Iida, K., Terashima, A., Nakano, M., Ikeda, M., Yamanaka, T., & Iida, H
    • 学会等名
      Gordon Research Conference on Mechanosensory Transduction
    • 発表場所
      Biddeford, Maine, USA
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [図書] 朝倉書店2009

    • 著者名/発表者名
      駒嶺穆総編集
    • 総ページ数
      406
    • 出版者
      植物ゲノム科学辞典
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [図書] 東京化学同人2008

    • 著者名/発表者名
      村松正實ら編集
    • 総ページ数
      1184
    • 出版者
      分子細胞生物学辞典(第2版)
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [図書] イオン輸送系とイオンホメオスタシス2007

    • 著者名/発表者名
      飯田秀利
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      シュプリンガー・フェアラーク東京
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.u-galcugei.ac.jp/~iida/

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書

URL: 

公開日: 2007-04-01   更新日: 2018-03-28  

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