金属イオンの膜輸送と濃度調節に関する分子システムの解明

• 研究課題/領域番号: 20380060
• 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: 応用生物化学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 前島 正義 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (80181577)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 19,370千円 (直接経費: 14,900千円、間接経費: 4,470千円); 2010年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2009年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円); 2008年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
• キーワード: 亜鉛 / 亜鉛輸送体 / カルシウム / カチオン結合タンパク質 / 液胞膜 / 膜輸送体 / プロトンポンプ / 液胞 / 金属ホメオスタシス / 膜輸送 / 細胞膜 / カルシウム結合タンパク質 / 植物

研究概要

(1)液胞膜亜鉛輸送体AtMTP1の亜鉛輸送能および金属イオン選択性を規定するアミノ酸残基を特定した。
(2)植物の新規情報変換タンパク質PCaP1とPCaP2がミリストイル化されて細胞膜に局在し、PCaP1が銅応答性、気孔開閉に関わること、PCaP2が根毛の発達形成に関わることを発見した。
(3)H^+-ピロホスファターゼのII型ではなく、I型が液胞膜で金属集積能力を支えていることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] The iTRAQ analysis reveals mechanisms of growth defects due to excess zinc in Arabidopsis thaliana. (2011)
  • 著者名/発表者名: Fukao, Y., Ferjani, A., Tomioka, R., Nagasaki, N., Kurata, R., Nishimori, Y., Fujiwara, M., Maeshima, M.
  • 雑誌名: Plant Physiology In press
  • 査読あり
• [雑誌論文] The iTRAQ analysis reveals mechanisms of growth defects due to excess zinc in Arabidopsis thaliana. (2011)
  • 著者名/発表者名: Fukao, Yhichiro, 他
  • 雑誌名: Plant Physiology (doi : 10.1104/pp.110.169730) 巻: (掲載確定,印刷中)
• [雑誌論文] The iTRAQ analysis reveals mechanisms of growth defects due to excess zinc in Arabidopsis thaliana. (2011)
  • 著者名/発表者名: Fukao, Yuichiro, 他
  • 雑誌名: Plant Physiology (doi:10.1104/pp.110.169730) 巻: (印刷中 掲載確定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] An Arabidopsis hydrophilic Ca2^+-binding protein with a PEVK-rich domain, PCaP2, is associated with the plasma membrane and interacts with calmodulin and phosphatidylinositol phosphates. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kato, M., Nagasaki-Takeuchi, N., Ide, Y., Tomioka, R., Maeshima, M.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 51 ページ: 366-379
  • NAID: 10027347280
  • 査読あり
• [雑誌論文] PCaPs, possible regulators of PtdInsP signals on plasma membrane (2010)
  • 著者名/発表者名: Kato, M., Nagasaki-Takeuchi, N., Ide, Y.,Tomioka, R., Maeshima, M.
  • 雑誌名: Plant Signaling & Behavior. 5 ページ: 848-850
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantification, organ-specific accumulation and intracellular localization of type II H^+-pyrophosphatase in Arabidopsis thaliana. (2010)
  • 著者名/発表者名: Segami, S., Nakanishi, Y., Sato, H.M., Maeshima, M.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 51 ページ: 1350-1360
  • NAID: 10027351678
  • 査読あり
• [雑誌論文] An Arabidopsis hydrophilic Ca^<2+>-binding protein with a PEVK-rich domain, PCaP2, is associated with the plasma membrane and interacts with calmodulin and phosphatidylinositol phosphates. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kato, Mariko, 他
  • 雑誌名: PlantandCellPhysiology 巻: 51 ページ: 366-379
• [雑誌論文] PCaPs, possible regulators of PtdlnsP signals on plasma membrane. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kato, Mariko, 他
  • 雑誌名: Plant Signaling&Behavior 巻: 5 ページ: 848-850
• [雑誌論文] Quantification, organ-specific accumulation and intracellular localization of type II H^+ -pyrophosphatase in Arabidonsis thaliana. (2010)
  • 著者名/発表者名: Segami, Shoji., 他
  • 雑誌名: Plant Cell Physiology 巻: 51 ページ: 1350-1360
• [雑誌論文] An Arabidopsis hydrophilic Ca^<2+>-binding protein with a PEVK-rich domain, PCaP2, is associated with the plasma membrane and interacts with calmodulin and phosphatidylinositol phosphates. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kato, Mariko, 他
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 51 ページ: 366-379
  • 査読あり
• [雑誌論文] PCaPs, possible regulators of PtdInsP signals on plasma membrane. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kato, Mariko, 他
  • 雑誌名: Plant Signaling & Behavior 巻: 5 ページ: 848-850
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantification, organ-specific accumulation and intracellular localization of type II H^+-pyrophosphatase in Arabidopsis thaliana. (2010)
  • 著者名/発表者名: Segami, Shoji, 他
  • 雑誌名: Plant Cell Physiology 巻: 51 ページ: 1350-1360
  • 査読あり
• [雑誌論文] An Arabidopsis hydrophilic Ca^<2+>-binding protein with PEVK-like domain, AtPCaP2, is associated with the plasma membrane and interacts with calmodulin and phosphatidylinositol phosphates (2010)
  • 著者名/発表者名: Kato, M., et al.
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 51 ページ: 366-379
  • 査読あり
• [雑誌論文] NIP1;1, an aquaporin homolog, determines the arsenite sensitivity of Arabidopsis thaliana. (2009)
  • 著者名/発表者名: Kamiya, T., Tanaka, M., Mitani, N., Ma, J.F., Maeshima, M., Fujiwara, T.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 284 ページ: 2114-2120
  • 査読あり
• [雑誌論文] AtHMA1 contributes to detoxification of excess Zn(II) in Arabidopsis. (2009)
  • 著者名/発表者名: Kim, Y.-Y., Choi, H., Segami, S., Cho, H.-T., Martinoia, E., Maeshima, M., Lee, Y.
  • 雑誌名: Plant J. 58 ページ: 737-753
  • 査読あり
• [雑誌論文] A mutant strain Arabidopsis that lacks vacuolar membrane zinc transporter MTP1 revealed the latent tolerance to excessive zinc. (2009)
  • 著者名/発表者名: Kawachi, M., Mori, H., Kobae, Y., Tomioka, R., Maeshima, M.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 50 ページ: 1156-1170
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synchrony between flower opening and petal-color change from red to blue in morning glory, Ipomoea tricolor cv.Heavenly Blue. (2009)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, K., Miki, N., Momonoi, K., Kawachi, M., Katou, K., Okazaki, Y., Uozumi, N., Maeshima, M., Kondo
  • 雑誌名: Proceedings of the Japan Academy (Ser.B, Physical and Biological Sciences) B85(6) ページ: 187-197
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functional enhancement by single-residue substitution of Streptomyces coelicolor A3(2) H^+-translocating pyrophosphatase. (2009)
  • 著者名/発表者名: Hirono, M., Maeshima, M.
  • 雑誌名: J.Biochem. 145 ページ: 617-621
  • NAID: 10026304405
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamic aspects of ion accumulation by vesicle traffic under salt stress in Arabidopsis. (2009)
  • 著者名/発表者名: Hamaji, K., Nagira, M., Yoshida, K., Ohnishi, M., Oda, Y., Uemura, T., Goh, T., Sato, M.-H., Terao-Morita, M., Tasaka, M., Hasezawa, S., Nakano, A., Hara-Nishimura, I., Maeshima, M., Fukaki, H., Mimura, T.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 50 ページ: 2023-2033
  • NAID: 10027344737
  • 査読あり
• [雑誌論文] NIP1 ; 1, an aquaporin homolog, determines the arsenite sensitivity of Arabidopsis thaliana (2009)
  • 著者名/発表者名: Kamiya, T., et al.
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 284 ページ: 2114-2120
  • 査読あり
• [雑誌論文] AtHMA1 contributes to detoxification of excess Zn(II)in Arabidopsis (2009)
  • 著者名/発表者名: Kim, Y.-Y., et al.
  • 雑誌名: Plant Journal 58 ページ: 737-753
  • 査読あり
• [雑誌論文] Activity of tonoplast proton pumps and Na^+/H^+ exchange in potato cell cultures is modulated by salt (2009)
  • 著者名/発表者名: Queiros, F., et al.
  • 雑誌名: Journal of Experimental Botany 60 ページ: 1363-1374
  • 査読あり
• [雑誌論文] A mutant strain Arabidopsis that lacks vacuolar membrane zinc transporter MTP1 revealed the latent tolerance to excessive zinc (2009)
  • 著者名/発表者名: Kawachi, M., et al.
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 50 ページ: 1156-1170
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synchrony between flower opening and petal-color change from red to blue in morning glory, Ipomoea tricolor cv.Heavenly Blue (2009)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, K., et al.
  • 雑誌名: Proceedings of the Japan Academy B85 ページ: 187-197
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functional enhancement by single-residue substitution of Streptomyces coelicolor A3(2)H^+-translocating pyrophosphatase (2009)
  • 著者名/発表者名: Hirono, M., et al.
  • 雑誌名: Journal of Biochemistry 145 ページ: 617-621
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamic aspects of ion accumulation by vesicle traffic under salt stress in Arabidopsis (2009)
  • 著者名/発表者名: Hamaji, K., et al.
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 50 ページ: 2023-2033
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deletion of a histidine-rich loop of AtMTP1, a vacuolar Zn^2+/H^+ antiporter of Arabidopsis thaliana, stimulates the transport activity. (2008)
  • 著者名/発表者名: Kawachi, M., Kobae, Y., Mimura, T., Maeshima, M.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 283 ページ: 8374-8383
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of a tobacco TPK-type K^+ channel as a novel tonoplast K+ channel using yeast tonoplast. (2008)
  • 著者名/発表者名: Hamamoto, S., Marui, J., Matsuoka, K., Higashi, K., Igarashi, K., Nakagawa, T., Mori, Y., Murata, Y., Nakanishi, Y., Maeshima, M., Yabe, I., Uozumi, N.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 283 ページ: 1911-1920
  • 査読あり
• [雑誌論文] N-myristoylation and association with phosphatidylinositol phosphates (2008)
  • 著者名/発表者名: Nagasaki, N., Tomioka, R., Maeshima, M.
  • 雑誌名: PtdIns(3,4,5)P3 and PtdIns(3,5)P2. FEBS J. 275 ページ: 2267-2282
  • 査読あり
• [雑誌論文] The ABC transporter AtABCB14 is a malate importer and modulates stomatal response to CO2 (2008)
  • 著者名/発表者名: Lee, M., Choi, Y., Burla, B., Kim, Y.-Y., Jeon, B., Maeshima, M., Yoo, J.-Y., Martinoia, M., Lee, Y.
  • 雑誌名: Nature Cell Biology 10 ページ: 1217-1223
  • 査読あり
• [雑誌論文] A plasma membrane-associated protein of Arabidopsis thaliana AtPCaP1 binds copper ions and changes its higher order structure. (2008)
  • 著者名/発表者名: Nagasaki-Takeuchi, N., Miyano, M., Maeshima, M.
  • 雑誌名: J.Biochem. 144 ページ: 487-497
  • NAID: 10024912818
  • 査読あり
• [学会発表] Crosstalk between zinc and iron homeostasis : iTRAQ analysis and zinc transporters. (2011)
  • 著者名/発表者名: Maeshima, Masayoshi, 他
  • 学会等名: The Winter Conference
  • 発表場所: POSTECH, Korea
  • 年月日: 2011-01-10
• [学会発表] 植物細胞膜に局在する天然変性タンパク質PCaP、シンポジウム「"ひらひら"した不定形の領域を介する蛋白相互作用:医薬、農薬の新たな探索標的」 (2011)
  • 著者名/発表者名: 長崎菜穂子、加藤真理子、永田千咲子、宮野雅司、前島正義
  • 学会等名: 日本農芸化学会2011年度大会(要旨集記載.東北関東大震災のため大会中止となったが、大会は成立した.)
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] Crosstalk between zinc and iron homeostasis : iTRAQ analysis and zinc transporters. (2011)
  • 著者名/発表者名: fukao Y., kawachi, M., kogawa, S., tomioka, R., mimura, T., Kramer, U., Maeshima M.
  • 学会等名: The Winter Conference
  • 発表場所: POSTECH, Pohang, Korea
• [学会発表] Structural, functional property of the His-rich region of Arabidopsis vacuolar membrane Zn transporter AtMTP1.International Symposium on Protein structure and dynamics : from molecules to assembly. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kawachi, M., Kogawa, S., Kraemer, K., Mimura, T., Maeshima M.
  • 学会等名: GCOE/Structural Biology Research Center
  • 発表場所: Nagoya University
• [学会発表] Molecular physiological analysis of His-rich region of Arabidopsis vacuolar membrane Zn transporter AtMTP1 (2010)
  • 著者名/発表者名: Kawachi, M., Kogawa, S., Kraemer, K., Mimura, T., Maeshima M.
  • 学会等名: The 60th Fujiwara Symposium on "Zinc Signal and Cellular Function".
  • 発表場所: Osaka, Japan
• [学会発表] A novel, hydrophilic cation-binding protein PCaP1 is stably associated with plasma membrane and is involved in regulation of stomatal apertures. (2010)
  • 著者名/発表者名: 永田千咲子, 加藤真理子, Kinoshita, T., Maeshima M.
  • 学会等名: 21st International Conference on Arabidopsis Research.
  • 発表場所: Yokohama
• [学会発表] H^+-pyrophosphatase is localized in the membrane of vacuole and the bulb-like structure. (2010)
  • 著者名/発表者名: Segami, S., Makino, S., Maeshima M.
  • 学会等名: 21st International Conference on Arabidopsis Research.
  • 発表場所: Yokohama
• [学会発表] ホスファチジルイノシトールリン酸、カルモジュリンと結合するタンパク質PCaP2の発見 (2009)
  • 著者名/発表者名: 加藤真理子
  • 学会等名: 日本生化学会大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 2009-10-21
• [学会発表] AtMTP1欠損株を用いた亜鉛障害機構と耐性機構の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 河内美樹
  • 学会等名: 日本植物生理学会2009年度年会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2009-03-21
• [学会発表] A hydrophilic Ca2+-binding protein with PEVK-rich domain, PCaP2, is associated with plasma membrane via N-myristoylation and interacts with calmodulin and phosphatidylinositol phosphates in Arabidopsis thaliana. (2009)
  • 著者名/発表者名: Kato M., Nagasaki-Takeuchi N, Ide, U., Maeshima M.
  • 学会等名: Plant Biology 2009
  • 発表場所: Hawaii, USA
• [学会発表] Analysis of Ca2+-binding proteins, CCaP1 and CCaP2, in Arabidopsis thaliana. (2009)
  • 著者名/発表者名: Ouchi, Y., Nagatani, A., Maeshima M.
  • 学会等名: Plant Biology 2009
  • 発表場所: Hawaii, USA
• [学会発表] Structure-function relationship and physiological meanings of H^+-pyrophosphatase. (2009)
  • 著者名/発表者名: Hirono, M., Segami, S., Muto, Y., Kawachi, M., Maeshima M.
  • 学会等名: The XII Meeting of the SBFV (The Brazilian Society of Plant Physiology)(presentation, Sep.9)
  • 発表場所: Fortaleza, Brazil
• [学会発表] Structure-function relationship of AtMTP1, a vacuolar Zn^2+/H+ antiporter and defense mode against zinc stress in atmtp1 mutant plant. (2008)
  • 著者名/発表者名: Kawachi, M., Mori, H., Maeshima M.
  • 学会等名: The GRL Symposium on Phytoremediation. Pohang University of Science and Technology
  • 発表場所: Pohang
• [学会発表] Molecular characterization of a novel Ca^2+-binding protein of Arabidopsis thaliana PCaP2 associated with plasma membrane via N-myristoylation. (2008)
  • 著者名/発表者名: Kato M., Nagasaki N., Ide, Y., Maeshima M.
  • 学会等名: Plant Biology 2008.
  • 発表場所: Merida, Mexico
• [学会発表] Deletion of a histidine-rich loop of AtMTP1, a vacuolar Zn^2+/H^+ antiporter of Arabidopsis thaliana, stimulates the transport activity. (2008)
  • 著者名/発表者名: Kawachi, M., Kobae, Y., Mimura, T., Maeshima M.
  • 学会等名: Plant Biology 2008.
  • 発表場所: Merida, Mexico
• [図書] In A Soil Biology Series : Detoxification of Heavy Metals(The role of membrane transport in the detoxification and accumulation of zinc in plants) (2011)
  • 著者名/発表者名: 河内美樹, Kobae, Y., Tomioka, R., Maeshima M.
  • 出版者: Springer-Verlag(In Press)
• [図書] 生物の事典(石原勝敏、末光隆志編)(4.2.7.植物に含まれる物質) (2010)
  • 著者名/発表者名: 河内美樹、前島正義
  • 出版者: 朝倉書店
• [図書] 生物の事典(分担執筆:植物に含まれる物質 (2010)
  • 著者名/発表者名: 河内美樹、前島正義
  • 総ページ数: 560
  • 出版者: 朝倉書店
• [図書] 生物の事典 (分担執筆:植物に含まれる物質 (2010)
  • 著者名/発表者名: 河内美樹、前島正義
  • 総ページ数: 560
  • 出版者: 朝倉書店
• [備考]
  • URL: http://celld.agr.nagoya-u.ac.jp/Cell_Dynamics_HP_J.html