プロトンポンプと金属イオン輸送系の機能構造、機能共役、細胞ダイナミクスの解明

• 研究課題/領域番号: 23248017
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 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): 2011-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 48,230千円 (直接経費: 37,100千円、間接経費: 11,130千円); 2013年度: 13,780千円 (直接経費: 10,600千円、間接経費: 3,180千円); 2012年度: 16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円); 2011年度: 17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
• キーワード: 金属イオン / プロトンポンプ / イオン輸送体 / 液胞 / 分子構造 / 機能調節 / 膜輸送 / 亜鉛 / 金属ストレス / 植物 / 濃度調節 / 金属選択性

研究概要

液胞膜プロトンポンプH+-PPaseと液胞膜亜鉛輸送体MTP1に注目し、MTP1の特徴的アミノ酸30残基の生化学的機能(FEBS J. 2012)、MTP1のHis 領域の分子構造と亜鉛結合性の特性(FEBS Open Bio 2013)、植物における亜鉛過剰での膜輸送系タンパク質の変動特性（Plant Physiol. 2011）、H+-PPaseのPPi加水分解機能の形態形成での重要性（Plant Cell 2011; Plant Signal. Behav. 2012）、H+-PPaseとホスファチジルイノシトールリン酸との相互作用（Plant Cell 2013）等の成果を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Characteristics of a root hair-less line of Arabidopsis thaliana under physiological stresses. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, N., Kato, M., Tomioka, R., Kurata, R., Fukao, Y., Aoyama, T., and Maeshima, M.
  • 雑誌名: Journal of Experimental Botany 巻: 65 号: 6 ページ: 1497-1512
  • DOI: 10.1093/jxb/eru014
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The ABCA9 transporter facilitates seeds storage lipid synthesis at the endoplasmic reticulum (2013)
  • 著者名/発表者名: Kim, S., Yamaoka, Y., Ono, H., Kim, H., Shim, D., Maeshima, M., Martinoia, E., Cahoon, E.B., Nishida, I., and Lee, Y.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 巻: 110 ページ: 773-778
  • 査読あり
• [雑誌論文] Arabidopsis TWISTED DWARF1 functionally interacts with auxin exporter ABCB1 on the root plasma membrane (2013)
  • 著者名/発表者名: Wang, B., Bailly, A., Zwiewka, M., Henrichs, S., Azzarello, E., Mancuso, S., Maeshima, M., Friml, J., Schulz, A., and Geisler, M.
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 25 ページ: 202-214
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Ca2+-binding protein PCaP2 located on the plasma membrane is involves in root hair development as a possible signal transducer (2013)
  • 著者名/発表者名: Kato, M., Aoyama, T., and Maeshima, M.
  • 雑誌名: Plant J. 巻: 74 ページ: 690-700
  • 査読あり
• [雑誌論文] Zinc-binding and structural properties of the histidine-rich loop of Arabidopsis thaliana vacuolar membrane zinc transporter MTP1 (2013)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, N., Kawachi, M., Fujiwara, T., and Maeshima, M.
  • 雑誌名: FEBS Open Bio 巻: 3 ページ: 218-224
  • 査読あり
• [雑誌論文] A role of phosphatidylinositol 3,5-bisphosphate in vacuolar structure change in guard cells of closing stomata (2013)
  • 著者名/発表者名: Bak, G., Lee, E.J., Lee, Y., Kato, M., Segami, S., Heven, S., Maeshima, M., Hwang, J.U., and Lee, Y.
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 25 ページ: 2202-2216
  • 査読あり
• [雑誌論文] Local distribution of membrane proteins on vacuoles isolated from Arabidopsis suspension-cultured cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, K., Ohnishi, M., Fukao, Y., Okazaki, Y., Song, C., Hayashi, F., Fujiwara, M., Nakanishi, Y., Saito, K., Shimmen, T., Suzaki, T., Fukaki, H., Maeshima, M., and Mimura, T.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 54 ページ: 1571-1584
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mn tolerance in rice is mediated by MTP8.1, a member of the cation diffusion facilitator family (2013)
  • 著者名/発表者名: Chen, Z., Fujii, Y., Yamaji, N., Masuda, S., Takemoto, Y., Kamiya, T., Yusuyin, Y., Iwasaki, K., Kato, S., Maeshima, M., Ma, J.F., and Ueno, D.
  • 雑誌名: J. Exp. Botany 巻: 64 ページ: 4375-4387
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced cell expansion in KRP2 overexpressor is mediated through increased V-ATPase activity (2013)
  • 著者名/発表者名: Ferjani, A., Ishikawa, K., Asaoka, M., Ishida, M., Horiguchi, G., Maeshima, M., and Tsukaya, H.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 54 ページ: 1989-1998
  • 査読あり
• [雑誌論文] Class III compensation, represented by KRP2 overexpression, depends on V-ATPase activity in proliferative cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Ferjani, A., Ishikawa, K., Asaoka, M., Ishida, M., Horiguchi, G., Maeshima, M., and Tsukaya, H.
  • 雑誌名: Plant Signaling and Behavior 巻: 8
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Ca2+-binding protein PCaP2 located on the plasma membrane is involved in root hair development as a possible signal transducer (2013)
  • 著者名/発表者名: Kato, M., et. al.
  • 雑誌名: Plant Journal 巻: (印刷中) 号: 4 ページ: 690-700
  • DOI: 10.1111/tpj.12155
  • 査読あり
• [雑誌論文] Zinc-binding and structural properties of the histidine-rich loop of Arabidopsis thaliana vacuolar membrane zinc transporter MTP1. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, N., Kawachi, M., Fujiwara, T., and Maeshima, M.
  • 雑誌名: FEBS Open Bio 巻: 3 号: 1 ページ: 218-224
  • DOI: 10.1016/j.fob.2013.04.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] A role of phosphatidylinositol 3,5-bisphosphate in vacuolar structure change in guard cells of closing stomata. (2013)
  • 著者名/発表者名: Bak, G., Lee, E.J., Lee, Y., Kato, M., Segami, S., Heven, S., Maeshima, M., Hwang, J.U., and Lee, Y.
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 25 号: 6 ページ: 2202-2216
  • DOI: 10.1105/tpc.113.110411
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ion gradients in xylem exudate and guttation fluid related to tissue ion levels along primary leaves of barley. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nagai Makiko, Ohnishi Miwa, Uehara Takeo, Yamagami Mutsumi, Miura Eiko, Kamakura Mai, Kitamura Akira, Sakaguchi Shuichi, Sakamoto Wataru, Shimmen Teruo, Fukaki Hidehiro, Reid Rob, J., Furukawa Akio and Mimura Tetsuro
  • 雑誌名: Plant, Cell & Environment 巻: 36 号: 10 ページ: 1826-1837
  • DOI: 10.1093/pcp/pct107
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mn tolerance in rice is mediated by MTP8.1, a member of the cation diffusion facilitator family. (2013)
  • 著者名/発表者名: Chen, Z., Fujii, Y., Yamaji, N., Masuda, S., Takemoto, Y., Kamiya, T., Yusuyin, Y., Iwasaki, K., Kato, S., Maeshima, M., Ma, J.F., and Ueno, D.
  • 雑誌名: Journal Experimental Botany 巻: 64 号: 14 ページ: 4375-4387
  • DOI: 10.1093/jxb/ert243
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced cell expansion in KRP2 overexpressor is mediated through increased V-ATPase activity. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ferjani, A., Ishikawa, K., Asaoka, M., Ishida, M., Horiguchi, G., Maeshima, M. and Tsukaya, H.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiology 巻: 54 号: 12 ページ: 1989-1998
  • DOI: 10.1093/pcp/pct138
  • 査読あり
• [雑誌論文] Class III compensation, represented by KRP2 overexpression, depends on V-ATPase activity in proliferative cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ferjani, A., Ishikawa, K., Asaoka, M., Ishida, M., Horiguchi, G., Maeshima, M., and Tsukaya, H.
  • 雑誌名: Plant Signaling and Behavior 巻: 8
  • 査読あり
• [雑誌論文] The ABCA9 transporter facilitates seeds storage lipid synthesis at the endoplasmic reticulum. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kim, S., Yamaoka, Y., Ono, H., Kim, H., Shim, D., Maeshima, M., Martinoia, E., Cahoon, E.B., Nishida, I., Lee, Y.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 巻: 110 号: 2 ページ: 773-778
  • DOI: 10.1073/pnas.1214159110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Arabidopsis TWISTED DWARF1 functionally interacts with auxin experter ABCB1 on the root plasma membrane. (2013)
  • 著者名/発表者名: Wang, B., Bailly, A., Zwiewka, M., Henrichs, S., Azzarello, E., Mancuso, S., Maeshima, M., Friml, J., Schulz, A., Geisler, M.
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 25 号: 1 ページ: 202-214
  • DOI: 10.1105/tpc.112.105999
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regulation of pyrophosphate levels by the H+-PPase is central for proper resumption of early plant development (2012)
  • 著者名/発表者名: Ferjani, A., Segami, S., Horiguchi, G., Sakata, A., Maeshima, M., and Tsukaya, H.
  • 雑誌名: Plant Signaling & Behavior 巻: 7 ページ: 38-42
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interaction of the trans-frame potyvirus protein P3N-PIPO with host protein PCaP1 facilitates potyvirus movement (2012)
  • 著者名/発表者名: Vijayapalani, P., Maeshima, M., Nagasaki-Takekuchi, N., and Miller, W.A.
  • 雑誌名: PLoS Pathogens 巻: 8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Amino acid screening based on structural modeling identifies critical residues for the function, ion selectivity and structure of Arabidopsis MTP1 (2012)
  • 著者名/発表者名: Kawachi, M., Kobae, Y., Kogawa, S., Mimura, T., Kramer, U., and Maeshima, M.
  • 雑誌名: FEBS J. 巻: 279 ページ: 2339-2356
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stimulation of root growth induced by aluminum in Quercus serrata Thunb. is related to activity of nitrate reductase and maintenance of IAA concentration in roots (2012)
  • 著者名/発表者名: Tomioka, R., Takenaka, C., Maeshima, M., and Tezuka, T., Kojima, M., Sakakibara, H.
  • 雑誌名: American J. Plant Sciences 巻: 3 ページ: 1619-1624
  • 査読あり
• [雑誌論文] Amino acid screening based on structural modeling identifies critical residues for function, ion selectivity and structure of Arabidopsis MTP1 (2012)
  • 著者名/発表者名: Kawachi, M., et al
  • 雑誌名: FEBS Journal 巻: (掲載確定) 号: 13 ページ: 2339-2356
  • DOI: 10.1111/j.1742-4658.2012.08613.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stimulation of root growth induced by aluminum in Quercus serrata Thunb. is related to activity of nitrate reductase and maintenance of IAA concentration in roots. (2012)
  • 著者名/発表者名: Tomioka, R., Takenaka, C., Maeshima, M., and Tezuka, T., Kojima, M., Sakakibara, H.
  • 雑誌名: American J. Plant Sciences 巻: 3 号: 11 ページ: 1619-1624
  • DOI: 10.4236/ajps.2012.311196
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interaction of the trans-frame potyvirus protein P3N-PIPO with host protein PCaP1 facilitates potyvirus movement (2012)
  • 著者名/発表者名: Vijayapalani, P., Maeshima, M., Nagasaki-Takekuchi, N., Miller, W.A.
  • 雑誌名: PLoS Pathogens 巻: 8 号: 4 ページ: e1002639-e1002639
  • DOI: 10.1371/journal.ppat.1002639
  • 査読あり
• [雑誌論文] Amino acid screening based on structural modeling identifies critical residues for function, ion selectivity and structure of Arabidopsis MTP1 (2012)
  • 著者名/発表者名: Kawachi, M., Kobae, Y., Kogawa, S., Mimura, T., Krämer, U., Maeshima, M.
  • 雑誌名: FEBS Journal 巻: (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vacuolar proton pumps and aquaporins involved in rapid internode elongation of deepwater rice (2011)
  • 著者名/発表者名: Muto, Y., Segami, S., Hayashi, H., Sakurai, J., Murai, M., Hattori, Y., Ashikari, M., and Maeshima, M.
  • 雑誌名: Biosci. Biotechnol. Biochem. 巻: 75 ページ: 114-122
  • NAID: 10027896894
  • 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, Y., Ferjani, A., Tomioka, R., Nagasaki, N., Kurata, R., Nishimori, Y., Fujiwara, M., and Maeshima, M.
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 155 ページ: 1893-1907
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chilling-induced changes of vacuolar proton pumps of hypocotyls from Vigna unguiculata (2011)
  • 著者名/発表者名: Oliveira, L.M.N., Sobreira, A.C., Sobreira, A.C.M., Costa, J.H., Otoch, M.L.O., Maeshima, M., and Fernandes de Melo, D.
  • 雑誌名: Plant Growth Regulation 巻: 64 ページ: 211-219
  • 査読あり
• [雑誌論文] Keep an eye on PPi : The vacuolar-type H+-pyrophosphatase regulates postgerminative development in Arabidopsis (2011)
  • 著者名/発表者名: Ferjani, A., Segami, S., Horiguchi, G., Muto, Y., Maeshima, M., and Tsukaya, H.
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 23 ページ: 2895-2908
  • 査読あり
• [雑誌論文] The small GTPase Rab5a is essential for intracellular transport of proglutelin from Golgi apparatus to the protein storage vacuole and endosomal membrane organization in developing rice endosperm (2011)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, M., Satoh-Cruz, M., Wen, L., Crofts, A.J., Sugino, A., Washida, H., Okita, T.W., Ogawa, M., Y. Kawagoe, Y., Maeshima, M., and Kumamaru, T.
  • 雑誌名: Plant Physiol. 巻: 157 ページ: 632-644
  • 査読あり
• [雑誌論文] Keep an Eye on PPi : The Vacuolar-Type H^+-Pyrophosphatase Regulates Postgerminative Development in Arabidopsis (2011)
  • 著者名/発表者名: Ferjani, A.
  • 雑誌名: THE PLANT CELL 巻: 23(8) 号: 8 ページ: 2895-2908
  • DOI: 10.1105/tpc.111.085415
  • 査読あり
• [学会発表] Dimerization of GFPs fused to H+-pyrophosphatase influences the morphology and dynamics of vacuoles (2013)
  • 著者名/発表者名: Segami, S. et al.
  • 学会等名: International Workshop on Plant Membrane Biology
  • 発表場所: Okayama
• [学会発表] Active control mechanism of Arabidopsis thaliana Zn transporter MTP1. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kawachi, M., Tanaka, N., Tomioka, R., Kraemer, U., Maeshima, M.
  • 学会等名: Annual Meeting of the Japan Biochemical Society, Symposium
  • 発表場所: Yokohama
  • 招待講演
• [学会発表] GFPなどの蛍光タグの多量体化がオルガネラの形態に与える影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 瀬上紹嗣、牧野沙知、三宅愛、浅岡真理子、前島正義
  • 学会等名: 日本生化学会大会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] New functional residues of vacuolar H+-pyrophosphataase revealed by site-directed mutagenesis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Asaoka, M., Segami, S., Maeshima, M.
  • 学会等名: International Workshop on Plant Membrane Biology
  • 発表場所: 倉敷市芸文館
• [学会発表] Dimerization of GFPs fused to H+-pyrophosphatase influences the morphology and dynamics of vacuoles. (2013)
  • 著者名/発表者名: Segami, S., Makino, S., Miyake, A., Asaoka, M., Maeshima, M.
  • 学会等名: International Workshop on Plant Membrane Biology
  • 発表場所: 倉敷市芸文館
• [学会発表] Zinc-binding and structural properties of the histidine-rich loop of Arabidopsis vacuolar membrane zinc transporter MTP1. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, N., Kawachi, M., Fujiwara, T., Maeshima, M.
  • 学会等名: International Workshop on Plant Membrane Biology
  • 発表場所: 倉敷市芸文館
• [学会発表] 液胞膜バルブ構造の動態と生理的役割の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 瀬上紹嗣、牧野沙知、三宅愛、浅岡真理子、前島正義
  • 学会等名: 日本植物生理学会2012年度年会
  • 発表場所: 京都産業大学
  • 年月日: 2012-03-18
• [学会発表] 液胞膜プロトンポンプH^+-PPase機能欠失株と過剰発現株の生理学的特性の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 浅岡真理子、瀬上紹嗣、佐藤ちひろ、Ali Ferjani、前島正義
  • 学会等名: 日本植物生理学会2012年度年会
  • 発表場所: 京都産業大学
  • 年月日: 2012-03-18
• [学会発表] シロイヌナズナ亜鉛輸送体MTP1のイオン選択性および活性調節機構. (2012)
  • 著者名/発表者名: 河内美樹、古川紗耶香、三村徹郎、Ute Kraemer、前島正義
  • 学会等名: 日本生化学会大会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
• [学会発表] シロイヌナズナにおけるユニークな亜鉛輸送体メンバーAtMTP12の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 日本分子生物学会大会
  • 学会等名: 日本分子生物学会大会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
• [学会発表] シロイヌナズナ液胞膜亜鉛輸送体AtMTP1のイオン選択性および活性調節機構解明 (2011)
  • 著者名/発表者名: 河内美樹、三村徹郎、Ute Kraemer、前島正義
  • 学会等名: 第37回生体エネルギー研究会討論会
  • 発表場所: 京都産業大学
  • 年月日: 2011-12-21
• [学会発表] Membrane Transport Adaptation to High Temperatures : Aquaporins and H^+-Pyrophosphatase (2011)
  • 著者名/発表者名: Maeshima, M., Tshuchira, A., Segami, S.
  • 学会等名: The JSPS Colloquium in Stavanger on "Abiotic stress from genes to biosphere."
  • 発表場所: Stavanger, Norway(招待講演)
  • 年月日: 2011-08-20
• [学会発表] 機能型液胞膜H^+-pyrophosphataseの発現株での解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 瀬上紹嗣、牧野沙知、前島正義
  • 学会等名: 日本生化学会大会
  • 発表場所: 京都国際会館
• [図書] Regulation of PPi levels through vacuolar membrane H+-pyrophosphatase. In Progress in Botany, Vol.75, ed. Luttge, Beyschlag and Cushman (2013)
  • 著者名/発表者名: Ferjani, A., Segami, S., Asaoka, M. and Maeshima, M.
  • 出版者: Springer-Verlag, Heidelberg
• [図書] Progress in Botany, volume 75 (2013)
  • 著者名/発表者名: Ferjani, A., Segami, S., Asaoka, M., and Maeshima, M.
  • 総ページ数: 400
  • 出版者: Springer-Verlag
• [図書] Progress in Botany, Vol. 75 (Ed. By U. Luettge) (2013)
  • 著者名/発表者名: erjani, A., Segami, S., Asaoka, M., and Maeshima, M.
  • 出版者: Springer-Verlag
• [図書] The role of membrane transport in the detoxification and accumulation of zinc in plants. In A Soil Biology Series: Detoxification of Heavy Metals (2011)
  • 著者名/発表者名: Kawachi, M., Kobae, Y., Tomioka, R., and Maeshima, M.
  • 出版者: Springer-Verlag
• [図書] Application of radioisotope in biochemical analysis: Metal binding proteins and metal transporters. In Radioisotopes - Applications in Bio-Medical Science, Ed by Singh, N. (2011)
  • 著者名/発表者名: Kawachi, M., Nagasaki-Takeuchi, N., Kato, M., and Maeshima, M.
  • 出版者: InTech
• [図書] 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: Kawachi, M., Kobae, Y., Tomioka, R., Maeshima, M.
  • 出版者: Springer-Verlag
• [図書] Radioisotopes-Applications in Bio-Medical Science (Application of radioisotope in biochemical analysis : Metal binding proteins and metal transporters) (2011)
  • 著者名/発表者名: Kawachi, M., Nagasaki-Takeuchi, N., Kato, M., Maeshima, M.
  • 出版者: In Tech
• [備考]
  • URL: http://celld.agr.nagoya-u.ac.jp/index.html
• [備考]
  • URL: http://celld.agr.nagoya-u.ac.jp/index.html