小胞体の形態形成に関わる膜タンパク質の機能解析

• 研究課題/領域番号: 19K06732
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分44030:植物分子および生理科学関連
• 研究機関: 甲南大学
• 研究代表者: 上田 晴子 甲南大学, 理工学部, 准教授 (90402776)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: 小胞体 / シロイヌナズナ / 膜タンパク質 / 植物細胞

研究開始時の研究の概要

小胞体は生命の根幹を担う多機能なオルガネラであり，袋状の膜構造がチューブ状やシート状に変形し，複雑に組み合わさって細胞内全体に網目状に広がっている．この形態は真核生物で広く保存されていることから，小胞体の機能と関連すると考えられるが，どのように維持・管理されているのかは不明な点が多い．本研究では，小胞体形態形成を担う小胞体膜タンパク質に着目し，小胞体膜の分解との関わりを明らかにすることによって，小胞体の品質管理のしくみに迫る．

研究成果の概要

小胞体は生命の根幹を担う多機能なオルガネラであり，袋状の膜構造が複雑な網目を形成して細胞全体に広がっている．この形態は真核生物で広く保存されていることから，小胞体の機能と関連すると考えられるが，どのように維持・管理されているのかは不明な点が多い．本研究では，シロイヌナズナ変異体の解析を通じて，小胞体膜タンパク質LNPが他の膜タンパク質と相互作用しながら小胞体の膜構造の維持に重要な役割をもつことが示唆された．

研究成果の学術的意義や社会的意義

小胞体は，タンパク質や脂質の合成で中心的な役割を果たす細胞小器官である．その特徴的な網目構造を生み出す遺伝子に異常をもつと，植物や動物に生育不全や疾患をもたらすこともある．本研究から，1種類の膜タンパク質の欠損によって小胞体の膜構造が大きな影響を受けることがわかった．特に植物細胞では小胞体が活発に運動しているため，動物や酵母とは異なる制御システムをもっている可能性も考えられる．

研究成果

• [雑誌論文] In vitro assembly of nuclear envelope in tobacco cultured cells (2021)
  • 著者名/発表者名: Tamura Kentaro、Ueda Haruko、Hara-Nishimura Ikuko
  • 雑誌名: Nucleus 巻: 12 号: 1 ページ: 82-89
  • DOI: 10.1080/19491034.2021.1930681
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Mechanical measurement of gravitropic bending force in pea sprouts (2020)
  • 著者名/発表者名: Nakaso Yosuke、Arimoto Sayaka、Kawaguchi Ken’ichi、Muto Takara、Ueda Haruko
  • 雑誌名: Ｐｌａｎｔ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 巻: 37 号: 4 ページ: 475-480
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.20.1201b
  • NAID: 130007960257
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • 年月日: 2020-12-25
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Estimating the flexural rigidity of Arabidopsis inflorescence stems: Free-vibration test vs. three-point bending test (2020)
  • 著者名/発表者名: Nakata Miyuki T.、Nakao Mao、Denda Asuka、Onoda Yusuke、Ueda Haruko、Demura Taku
  • 雑誌名: Ｐｌａｎｔ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 巻: 37 号: 4 ページ: 471-474
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.20.1214a
  • NAID: 130007960256
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • 年月日: 2020-12-25
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Generation of Arabidopsis lines with a red fluorescent marker for endoplasmic reticulum using a tail-anchored protein cytochrome b5 -B (2020)
  • 著者名/発表者名: Nagano Minoru、Ueda Haruko、Fukao Yoichiro、Kawai-Yamada Maki、Hara-Nishimura Ikuko
  • 雑誌名: Plant Signaling & Behavior 巻: 15 号: 9 ページ: 1790196-1790196
  • DOI: 10.1080/15592324.2020.1790196
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] HIGH STEROL ESTER 1 is a key factor in plant sterol homeostasis (2019)
  • 著者名/発表者名: Shimada Takashi L.、Shimada Tomoo、Okazaki Yozo、Higashi Yasuhiro、Saito Kazuki、Kuwata Keiko、Oyama Kaori、Kato Misako、Ueda Haruko、Nakano Akihiko、Ueda Takashi、Takano Yoshitaka、Hara-Nishimura Ikuko
  • 雑誌名: Nature Plants 巻: 5 号: 11 ページ: 1154-1166
  • DOI: 10.1038/s41477-019-0537-2
  • NAID: 120006773162
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sucrose starvation induces microautophagy in plant root cells (2019)
  • 著者名/発表者名: Goto-Yamada, S., Oikawa, K., Bizan, J., Shigenobu, S., Yamaguchi, K., Mano, S., Hayashi, M., Ueda, H., Hara-Nishimura, I., Nishimura, M., and Yamada, K.
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Science 巻: 10 ページ: 1604-1604
  • DOI: 10.3389/fpls.2019.01604
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 植物の姿勢制御に与える変異型ACTIN8の部位特異的発現の影響 (2022)
  • 著者名/発表者名: 三宅唯月，八木宏樹，豊倉浩一，西村いくこ，上田晴子
  • 学会等名: 第63回日本植物生理学会年会
• [学会発表] 陸上植物における細胞核光定位運動の多様性と共通性 (2022)
  • 著者名/発表者名: 岩渕功誠，八木宏樹，沖奈那夏，横畑伶奈，中田亜紗美，広本沙耶，小松愛乃，酒井友希，高木慎吾，西浜竜一，河内孝之，渡辺洋平，上田晴子，西村いくこ
  • 学会等名: 第63回日本植物生理学会年会
• [学会発表] トマトにおけるHISE１のステロール代謝制御機構は生存に必須である (2022)
  • 著者名/発表者名: 尾亦雄斗，上田晴子，島田貴士
  • 学会等名: 第63回日本植物生理学会年会
• [学会発表] Endoplasmic reticulum dynamics and plant development (2021)
  • 著者名/発表者名: 上田晴子，西村いくこ
  • 学会等名: 第44回日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] 植物細胞における小胞体の動態と形態形成 (2020)
  • 著者名/発表者名: 上田晴子
  • 学会等名: 第93回日本生化学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] 小胞体の形態からみる植物の生存戦略 (2020)
  • 著者名/発表者名: 上田晴子，西村いくこ
  • 学会等名: 第61回日本植物生理学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] 小胞体のゾーンからみる形態形成機構 (2019)
  • 著者名/発表者名: 上田晴子，横田悦雄，西村いくこ
  • 学会等名: 日本植物学会第83回大会
  • 招待講演
• [学会発表] 植物細胞の小胞体のダイナミックな形態変化 (2019)
  • 著者名/発表者名: 上田晴子
  • 学会等名: 奈良先端科学技術大学院大学・異分野融合ワークショップシンポジウム
  • 招待講演