オルガネラ間相互作用から探るペルオキシソーム膜タンパク質の輸送機構

• 研究課題/領域番号: 21K14825
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分38060:応用分子細胞生物学関連
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 高木 純平 北海道大学, 理学研究院, 助教 (80740331)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2021年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: ペルオキシソーム / オルガネラ / 選別輸送 / シロイヌナズナ / 小胞体

研究開始時の研究の概要

植物においてペルオキシソームは多様な代謝機能を担うオルガネラであり，発生段階や環境ストレスに応じて分裂・増殖する．一部のペルオキシソーム膜タンパク質は小胞体を経由してペルオキシソームへと輸送される可能性が示唆されているものの，その分子機構は未だ十分に明らかになっていない．本研究課題では，植物においてペルオキシソームへの輸送モデルを構築することを目指し，ペルオキシソーム膜タンパク質の動態およびオルガネラ間相互作用に着目しながら研究を進める．

研究成果の概要

ペルオキシソームは多様な代謝を担う重要なオルガネラである．しかしながら，ペルオキシソームの形成・維持機構についてはほとんど明らかになっていない．本研究では，植物を材料にペルオキシソーム膜タンパク質に着目し様々な解析を行った．その結果，少なくとも一部のペルオキシソーム膜タンパク質はペルオキシソーム前駆体を経由してペルオキシソームへと輸送されること，そしてその輸送経路はペルオキシソーム膜タンパク質によって多様であることを見出した．

研究成果の学術的意義や社会的意義

ペルオキシソームはオーキシンなどの植物ホルモンの合成を担っており，植物の発生や環境応答にも深く関わっている．またペルオキシソームは環境変動に応じて増殖したり分解を受けたりする．本研究によって，ペルオキシソームの形成・維持機構を理解する上で重要なペルオキシソーム膜タンパク質の輸送プロセスの一端が明らかとなった．将来的には，環境変動に応じたペルオキシソームの制御機構の解明へとつなげていきたい．

研究成果

• [雑誌論文] Histone chaperone NUCLEOSOME ASSEMBLY PROTEIN 1 proteins affect plant growth under nitrogen deficient conditions in <i>Arabidopsis thaliana</i> (2023)
  • 著者名/発表者名: Jie Linnan、Sanagi Miho、Luo Yongming、Maeda Haruna、Fukao Yoichiro、Chiba Yukako、Yanagisawa Shuichi、Yamaguchi Junji、Takagi Junpei、Sato Takeo
  • 雑誌名: Ｐｌａｎｔ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 巻: 40 号: 1 ページ: 93-98
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.22.1219a
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • 年月日: 2023-03-25
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Deubiquitinating enzymes UBP12 and UBP13 stabilize the brassinosteroid receptor BRI1 (2022)
  • 著者名/発表者名: Luo Yongming、Takagi Junpei、Claus Lucas Alves Neubus、Zhang Chao、Yasuda Shigetaka、Hasegawa Yoko、Yamaguchi Junji、Shan Libo、Russinova Eugenia、Sato Takeo
  • 雑誌名: EMBO reports 巻: 23 号: 4
  • DOI: 10.15252/embr.202153354
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Deubiquitinating enzymes UBP12 and UBP13 regulate carbon/nitrogen-nutrient stress responses by interacting with the membrane-localized ubiquitin ligase ATL31 in Arabidopsis (2022)
  • 著者名/発表者名: Luo Yongming、Yasuda Shigetaka、Takagi Junpei、Hasegawa Yoko、Chiba Yukako、Yamaguchi Junji、Sato Takeo
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 636 ページ: 55-61
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2022.10.089
  • 査読あり
• [雑誌論文] The TGN/EE SNARE protein SYP61 and the ubiquitin ligase ATL31 cooperatively regulate plant responses to carbon/nitrogen conditions in Arabidopsis (2022)
  • 著者名/発表者名: Yoko Hasegawa, Thais Huarancca Reyes, Tomohiro Uemura, Anirban Baral, Akari Fujimaki, Yongming Luo, Yoshie Morita, Yasushi Saeki, Shugo Maekawa, Shigetaka Yasuda, Koki Mukuta, Yoichiro Fukao, Keiji Tanaka, Akihiko Nakano, Junpei Takagi, Rishikesh P Bhalerao, Junji Yamaguchi, Takeo Sato
  • 雑誌名: THE PLANT CELL 巻: 34 号: 4 ページ: 1354-1374
  • DOI: 10.1093/plcell/koac014
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] MAIGO3は小胞体ドメインER exit siteとゴルジ体との相互作用に関与する (2024)
  • 著者名/発表者名: 高木純平, 高橋英之, 長野稔, 守屋健太, 深尾陽一朗, 上田晴子, 田村謙太郎, 嶋田知生, 西村いくこ
  • 学会等名: 第65回日本植物生理学会年会
• [学会発表] 栄養環境に応じた植物の成長相転換とソース-シンク機能制御 (2024)
  • 著者名/発表者名: 佐藤長緒, 眞木美帆, 高木純平
  • 学会等名: 第65回日本植物生理学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] 低窒素環境での花成誘導と代謝制御に関わる転写因子FBH4の機能解析 (2024)
  • 著者名/発表者名: 眞木美帆, 中尾果菜, 久保晃生, 稲垣宗一, 高木純平, 佐藤長緒
  • 学会等名: 第65回日本植物生理学会年会
• [学会発表] Analysis of SnRK1 functions in sugar responsive modulation of immunity in Arabidopsis (2024)
  • 著者名/発表者名: Linnan Jie, Ayumi Sugisaki, Shigetaka Yasuda, Kohji Yamada, Miho Sanagi, Mika Nomoto, Susumu Uehara, Yasuomi Tada, Yusuke Saijo, Junpei Takagi, Takeo Sato
  • 学会等名: 第65回日本植物生理学会年会
• [学会発表] 膜交通制御因子MIN7/BEN1/BIG5による植物のC/Nストレス応答制御機構の解析 (2024)
  • 著者名/発表者名: 遠藤海斗, 松井博輝, 眞木美帆, 高木純平, 佐藤長緒
  • 学会等名: 第65回日本植物生理学会年会
• [学会発表] シロイヌナズナSnRK1複合体サブユニットSnRK1β3の機能解析 (2024)
  • 著者名/発表者名: 久保晃生, 眞木美帆, Rolland Filip, 高木純平, 佐藤長緒
  • 学会等名: 第65回日本植物生理学会年会
• [学会発表] Transcription factor FBH4 mediates the regulation of flowering time and metabolism under low nitrogen conditions in Arabidopsis (2023)
  • 著者名/発表者名: Miho Sanagi, Akio Kubo, Van Quoc Giang, Kana Nakao, Soichi Inagaki, Junpei Takagi, Takeo Sato
  • 学会等名: Nitrogen 2023
  • 国際学会
• [学会発表] MAIGO3-mediated capture-and-release of ER exit sites facilitates protein transport from ER to Golgi stacks in Arabidopsis (2023)
  • 著者名/発表者名: Junpei Takagi, Hideyuki Takahashi, Minoru Nagano, Kenta C. Moriya, Yoshitaka Kimori, Yoichiro Fukao, Haruko Ueda, Kentaro Tamura, Tomoo Shimada, Ikuko Hara-Nishimura
  • 学会等名: Taiwan-Japan Plant Biology 2023
  • 国際学会
• [学会発表] MAIGO3-dependent mechanism underlying dynamic captureand-release process of ER exit sites by Golgi stacks in Arabidopsis (2023)
  • 著者名/発表者名: Junpei Takagi, Hideyuki Takahashi, Minoru Nagano, Yoshitaka Kimori, Yoichiro Fukao, Haruko Ueda, Kentaro Tamura, Tomoo Shimada, Ikuko Hara-Nishimura
  • 学会等名: ICAR2023 (The 33rd International Conference on Arabidopsis Research)
  • 国際学会
• [学会発表] Brassinosteroid receptor BRI1 deubiquitination by UBP12/UBP13 finetunes plant growth (2023)
  • 著者名/発表者名: Yongming Luo, Junpei Takagi, Lucas Alves Neubus Claus, Chao Zhang, Shigetaka Yasuda, Yoko Hasegawa, Junji Yamaguchi, Libo Shan, Eugenia Russinova, Takeo Sato
  • 学会等名: ICAR2023 (The 33rd International Conference on Arabidopsis Research)
  • 国際学会
• [学会発表] Nitrogen-responsive SnRK1-FBH4 module affects flowering time and metabolism in Arabidopsis (2023)
  • 著者名/発表者名: Miho Sanagi, Akio Kubo, Van Quoc Giang, Filip Rolland, Junpei Takagi, Takeo Sato
  • 学会等名: ICAR2023 (The 33rd International Conference on Arabidopsis Research)
  • 国際学会
• [学会発表] Histone chaperone NAP1 proteins are involved in plant growth under nitrogen deficient conditions in Arabidopsis thaliana (2023)
  • 著者名/発表者名: Jie Linnan, Miho Sanagi, Yongming Luo, Haruna Maeda, Yoichiro Fukao, Yukako Chiba, Shuichi Yanagisawa, Junji Yamaguchi, Junpei Takagi, Takeo Sato
  • 学会等名: ICAR2023 (The 33rd International Conference on Arabidopsis Research)
  • 国際学会
• [学会発表] 植物ペルオキシソーム膜タンパク質の動態解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 高木純平, 野崎悟史, 佐藤長緒, 上田晴子, 西村いくこ
  • 学会等名: 第10回植物エンドメンブレンミーティング
• [学会発表] 環境ストレス応答におけるMIN7/BEN1/BIG5の生理機能解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 遠藤海斗, 松井博輝, 眞木美帆, 高木純平, 佐藤長緒
  • 学会等名: 第10回植物エンドメンブレンミーティング
• [学会発表] 乳酸菌由来代謝物による湛水イネ種子の発芽後成長促進効果の解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 久保晃生, 佐久間行生, 眞木祐子, 小鑓亮介, 佐久間太, 眞木美帆, 山口淳二, 高木純平，佐藤長緒
  • 学会等名: 第40回日本植物バイオテクノロジー学会大会
• [学会発表] 転写因子FBH4 によるシロイヌナズナの窒素欠乏条件での花成誘導と代謝制御機構 (2023)
  • 著者名/発表者名: 眞木美帆, Van Quoc Giang, 中尾果菜, 久保晃生, 稲垣宗一, 高木純平, 佐藤長緒
  • 学会等名: 日本植物学会第87回大会
• [学会発表] 膜交通制御因子MIN7/BEN1/BIG5 は植物のC/N 栄養ストレス応答に関与する (2023)
  • 著者名/発表者名: 遠藤海斗, 松井博輝, 眞木美帆, 高木純平, 佐藤長緒
  • 学会等名: 日本植物学会第87回大会
• [学会発表] Study on plant fuel sensor SnRK1 function in sugar responsive modulation of immunity in Arabidopsis (2023)
  • 著者名/発表者名: Linnan Jie, Miho Sanagi, Koji Yamada，Shigetaka Yasuda，Yusuke Saijo，Junpei Takagi，Takeo Sato
  • 学会等名: 植物の栄養研究会第8回交流会
• [学会発表] シロイヌナズナの窒素応答性花成におけるSnRK1 キナーゼ複合体サブユニットの機能解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 久保晃生, 眞木美帆, 佐藤靖武, Rolland Filip, 高木純平, 佐藤長緒
  • 学会等名: 第64回日本植物生理学会年会
• [学会発表] 窒素応答性花成制御に関わる転写因子FBH4の機能解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 眞木美帆, Van Quoc Giang, 久保晃生, 佐藤靖武, 稲垣宗一, 高木純平, 佐藤長緒
  • 学会等名: 第64回日本植物生理学会年会
• [学会発表] ペルオキシソーム膜タンパク質のライブセルイメージング解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 高木純平, 野崎悟史, 佐藤長緒, 上田晴子, 西村いくこ
  • 学会等名: 第64回日本植物生理学会年会
• [学会発表] 植物における小胞体－ゴルジ体間の膜交通 (2023)
  • 著者名/発表者名: 高木純平，嶋田知生，西村いくこ
  • 学会等名: 第25回植物オルガネラワークショップ
  • 招待講演
• [学会発表] 小胞体ーゴルジ体間の輸送に関わるコイルドコイル膜タンパク質MAG3の解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 高木純平, 高橋英之, 長野稔, 深尾陽一朗, 上田晴子, 田村謙太郎, 嶋田知生, 西村いくこ
  • 学会等名: 第9回植物エンドメンブレンミーティング 植物細胞骨格研究会2022 合同大会
• [学会発表] 植物のC/N栄養ストレス応答に関与する膜交通因子の探索 (2022)
  • 著者名/発表者名: 遠藤海斗, 松井博輝, 高木純平, 佐藤長緒
  • 学会等名: 第9回植物エンドメンブレンミーティング 植物細胞骨格研究会2022 合同大会
• [学会発表] シロイヌナズナにおける窒素欠乏時の代謝と花成制御に関与する転写因子の機能解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 眞木美帆, Van Quoc Giang, 久保晃生, 佐藤靖武, 高木純平, 佐藤長緒
  • 学会等名: 第39回日本植物バイオテクノロジー学会大会
• [学会発表] Histone chaperone NAP1 proteins are involved in nitrogen deficiency response in Arabidopsis thaliana (2022)
  • 著者名/発表者名: Linnan Jie, Miho Sanagi, Yongming Luo, Junji Yamaguchi, Junpei Takagi, Takeo Sato
  • 学会等名: 第39回日本植物バイオテクノロジー学会大会
• [学会発表] ‘Win-win’ chemical defense in Brassicaceae acts on insect olfactory and gustatory systems to depress feeding behavior, limiting damage to both plants and insects. (2022)
  • 著者名/発表者名: Mamiko Ozaki, Tatsuya Uebi, Junpei Takagi, Somare Mizuho, Tadashi Kunieda, Haruko Ueda, Toru Maeda, Shunya Habe, Kenji Yamada, Ikuko Hara-Nishimura
  • 学会等名: 日本比較生理生化学会第44回大会
• [学会発表] 窒素栄養欠乏に応答した植物のステージゲート―成長相転換制御の視点から― (2022)
  • 著者名/発表者名: 眞木美帆, 久保晃生, 高木純平, 佐藤長緒
  • 学会等名: 第63回日本植物生理学会年会
• [学会発表] Deubiquitinating enzymes limit the degradation of brassinosteroid receptor BRI1 in Arabidopsis (2022)
  • 著者名/発表者名: Yongming Luo, Junpei Takagi, Lucas A. N. Claus, Chao Zhang, Shigetaka Yasuda, Yoko Hasegawa, Junji Yamaguchi, Libo Shan, Eugenia Russinova, Takeo Sato
  • 学会等名: 第63回日本植物生理学会年会
• [学会発表] SNARE タンパク質SYP61 はユビキチンリガーゼATL31 と共にシロイヌナズナのC/N 栄養応答を制御する (2022)
  • 著者名/発表者名: 長谷川陽子, Thais Huarancca Reyes, 植村知博, Anirban Baral, 羅永茗, 前川修吾, 安田盛貴, 深尾陽一朗, 中野明彦, 高木純平, Rishikesh P. Bhalerao, 山口淳二, 佐藤長緒
  • 学会等名: 第63回日本植物生理学会年会
• [学会発表] Analysis of a protein kinase mediating sugar responsive modulation of immunity in Arabidopsis thaliana (2022)
  • 著者名/発表者名: Linnan Jie, Miho Sanagi, Kohji Yamada, Shigetaka Yasuda, Yusuke Saijo, Junji Yamaguchi, Junpei Takagi, Takeo Sato
  • 学会等名: 第63回日本植物生理学会年会
• [学会発表] 窒素栄養欠乏時の代謝と成長相転換制御に関わる転写因子の機能解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 眞木美帆, 久保晃生, 佐藤靖武, Filip Rolland, 木羽隆敏, 高木純平, 今泉貴登, 山口淳二, 佐藤長緒
  • 学会等名: 第63回日本植物生理学会年会
• [学会発表] 窒素応答性花成制御におけるSnRK1 キナーゼ活性制御機構の解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 久保晃生, 眞木美帆, 佐藤靖武, Filip Rolland, 山口淳二, 高木純平, 佐藤長緒
  • 学会等名: 第63回日本植物生理学会年会
• [学会発表] 窒素栄養に応じたシロイヌナズナSnRK1キナーゼの活性変動と花成制御機構の解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 久保晃生, 眞木美帆, 佐藤靖武，Filip Rolland, 高木純平，今泉貴登, 山口淳二, 佐藤長緒
  • 学会等名: 第38回日本植物バイオテクノロジー学会大会