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植物栄養輸送体の細胞膜における偏在の分子基盤

研究課題

研究課題/領域番号 19H00934
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分38:農芸化学およびその関連分野
研究機関大阪公立大学 (2022)
大阪府立大学 (2019-2021)

研究代表者

高野 順平  大阪公立大学, 大学院農学研究科, 教授 (70532472)

研究分担者 高須賀 太一  北海道大学, 農学研究院, 准教授 (70748409)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
45,240千円 (直接経費: 34,800千円、間接経費: 10,440千円)
2022年度: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円)
2021年度: 10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円)
2020年度: 11,310千円 (直接経費: 8,700千円、間接経費: 2,610千円)
2019年度: 13,520千円 (直接経費: 10,400千円、間接経費: 3,120千円)
キーワード輸送体 / 細胞内局在 / 小胞輸送 / 極性 / 植物栄養 / 偏在 / 膜交通 / ホウ素 / エンドサイトーシス
研究開始時の研究の概要

植物は体内の様々な細胞に膜輸送体を発現させ、栄養の吸収・輸送や毒性物質の排出・隔離を行っている。その際、細胞の片側の細胞膜に輸送体を配置することで方向性を持った輸送を可能にしている。本研究の目的は、輸送体が根の各細胞で土壌および中心柱に面した側の細胞膜に偏在するメカニズムを理解することである。そのため、対照的な偏在性を示すホウ酸輸送体をモデルとし、細胞内小胞輸送の方向決定メカニズムを中心に解明する。そしてこれらを元に、多様な膜タンパク質の偏在性を人為的に制御する技術を開発する。

研究成果の概要

植物の輸送体が根の細胞において土壌/中心方向の細胞膜へ偏在するメカニズムの解明と応用を目指した。研究代表者らは本研究開始前に、ホウ酸チャネルNIP5;1とホウ酸トランスポーターBOR1の偏在性は連続的な小胞輸送 (エンドサイトーシスとエキソサイトーシス) により形成・維持されることを見出していた。本研究ではこれを確定とするとともに、複数の制御因子を同定した。主たる成果としては、ホウ酸トランスポーターBOR1のC末端領域のリン酸化と脱リン酸化が偏在性に重要であることを示し、BOR1の相互作用タンパク質である脱リン酸化酵素がBOR1の極性輸送に寄与する可能性を示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究ではホウ酸チャネルNIP5;1とトランスポーターBOR1をモデルとし植物の膜タンパク質の土壌/中心側細胞膜への偏在メカニズムの一端を明らかにした。これは植物細胞における栄養輸送と膜交通の理解を進めるだけでなく細胞極性の形成という発生学の根本に迫るものである。本研究ではまた、多様な輸送体の偏在性を人為的に制御する技術の開発を目指した。いまだ開発途上であるが、輸送体の局在改変技術は、植物のみならず微生物等様々な生物由来の輸送体を植物の生産性、機能性向上のために活用する基盤技術となるものと期待される。

報告書

(3件)
  • 2022 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 審査結果の所見   実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Polar Localization of the Borate Exporter BOR1 Requires AP2-Dependent Endocytosis2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshinari Akira、Hosokawa Takuya、Amano Taro、Beier Marcel Pascal、Kunieda Tadashi、Shimada Tomoo、Hara-Nishimura Ikuko、Naito Satoshi、Takano Junpei
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 179 号: 4 ページ: 1569-1580

    • DOI

      10.1104/pp.18.01017

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] ホウ酸トランスポーターの偏在・分解を制御するエンドメンブレンシステム2020

    • 著者名/発表者名
      高野順平
    • 学会等名
      日本植物生理学会 大阪大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] AP2-dependent and independent endocytic pathways: differential regulation of polar localization and vacuolar sorting of the borate transporter BOR12019

    • 著者名/発表者名
      Akira Yoshinari, Takuya Hosokawa, Taro Amano, Marcel Pascal Beier, Tadashi Kunieda, Tomoo Shimada, Ikuko Hara-Nishimura, Satoshi Naito, Junpei Takano
    • 学会等名
      International Workshop on Plant Membrane Biology (IWPMB2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ホウ酸トランスポーターの極性輸送と液胞輸送におけるエンドサイトーシスのルート2019

    • 著者名/発表者名
      高野順平
    • 学会等名
      日本植物学会 第83回大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 大阪府立大学植物栽培生理学研究グループ

    • URL

      http://saibaiseirigaku.wix.com/crop-ecophysiology

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-12-25  

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