植物における膜結合型転写因子による遺伝子発現制御機構の解明

• 研究課題/領域番号: 23380206
• 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: 応用分子細胞生物学
• 研究機関: 大阪府立大学
• 研究代表者: 小泉 望 大阪府立大学, 生命環境科学研究科(系), 教授 (20252835)
• 連携研究者: 嶋田 幸久 横浜市立大学, 木原生物学研究所, 教授 (30300875)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 15,990千円 (直接経費: 12,300千円、間接経費: 3,690千円); 2014年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2013年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2012年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2011年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
• キーワード: 小胞体ストレス / 転写因子 / シロイヌナズナ / 細胞質スプライシング / 小胞体ストレス応答 / RNA分解 / 遺伝子 / 植物

研究成果の概要

シロイヌナズナの小胞体膜結合型転写因子bZIP60が小胞体膜に存在するIRE1による細胞質スプライシングにより活性化されることを明らかとした。つまりスプライシングによりタンパク質の読み枠がずれた結果、翻訳された膜貫通ドメインを持たないタンパク質が核へ移行しBiPに代表される下流の小胞体ストレス応答関連遺伝子の転写を誘導すると考えられた。さらにIRE1は小胞体で合成される大部分のタンパク質のmRNAを分解することも明らかとした。一方、bZIP28の切断にこれまで関与が予想されていたプロテアーゼS1Pが関与しないことを明らかとした。

研究成果

• [雑誌論文] Exogenous salicylic acid activates two signaling arms of the unfolded protein response in Arabidopsis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yukihiro Nagashima, Yuji Iwata, Makoto Ashida, Kei-ichiro Mishiba and Nozomu Koizumi.
  • 雑誌名: Plant & Cell Physiology 巻: 55 号: 10 ページ: 1772-1778
  • DOI: 10.1093/pcp/pcu108
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 生物間における細胞質スプライシングの保存性と多様性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小泉望、長島幸弘
  • 雑誌名: 生化学 巻: 85 ページ: 1095-1099
  • 査読あり
• [雑誌論文] Defects in IRE1 enhance cell death and fail to degrade mRNAs encoding secretory pathway proteins in the Arabidopsis unfolded protein response (2013)
  • 著者名/発表者名: Mishiba KI, Nagashima Y, Suzuki E, Hayashi N, Ogata Y, Shimada Y, Koizumi N
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 巻: 110 号: 14 ページ: 5713-5718
  • DOI: 10.1073/pnas.1219047110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of the plant-specific endoplasmic reticulum stress-inducible gene <i>TIN1</i> in the formation of pollen surface structure in <i>Arabidopsis thaliana</i> (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuji Iwata, Tsuneyo Nishino, Megumi Iwano, Seiji Takayama, Nozomu Koizumi
  • 雑誌名: Ｐｌａｎｔ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 巻: 29 号: 1 ページ: 51-56
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.11.1228a
  • NAID: 10030561397
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plant transducers of the endoplasmic reticulum unfolded protein response (2012)
  • 著者名/発表者名: Iwata, Y., and Koizumi, N.
  • 雑誌名: Trends in Plant Science 巻: 17 号: 12 ページ: 720-727
  • DOI: 10.1016/j.tplants.2012.06.014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a Series of Gateway Binary Vectors Possessing a Tunicamycin Resistance Gene as a Marker for the Transformation of Arabidopsis thaliana (2011)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Y, Nakamaura S, Kawamukai M, Koizumi N, Nakagawa T
  • 雑誌名: Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ， Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ａｎｄ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ 巻: 75 号: 4 ページ: 804-807
  • DOI: 10.1271/bbb.110063
  • NAID: 10028272038
  • ISSN: 0916-8451, 1347-6947
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of a transcription factor using transient assay in Arabidopsis protoplasts (2011)
  • 著者名/発表者名: Iwata, Y., Lee, M.H., Koizumi, N.
  • 雑誌名: Methods in Molecular Biology 巻: 754 ページ: 107-117
  • DOI: 10.1007/978-1-61779-154-3_6
  • ISBN: 9781617791536, 9781617791543
  • 査読あり
• [雑誌論文] 植物における小胞体の品質管理 病原菌認識機構の解析から見えてきたもの (2011)
  • 著者名/発表者名: 小泉 望、岩田雄二
  • 雑誌名: 化学と生物 巻: 49 ページ: 88-91
  • NAID: 10027898368
  • 査読あり
• [雑誌論文] Arabidopsis IRE1 catalyses unconventional splicing of bZIP60 mRNA to produce the active transcription factor (2011)
  • 著者名/発表者名: Nagashima, H, Mishiba H, Suzuki E, Shimada Y, Iwata Y, Koizumi N
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 1 号: 1 ページ: 29-29
  • DOI: 10.1038/srep00029
  • 査読あり
• [学会発表] Molecular mechanism of proteolytic activation of bZIP28, an Arabidopsis membrane-bound transcription factor involved in the unfolded protein response (2015)
  • 著者名/発表者名: Makao Ashida, Yuji Iwata, Kei-ichiro Mishiba and Nozomu Koizumi
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 東京農業大学
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] Ligation of bZIP60 mRNA cleaved by IRE1 in Arabidopsis” Yukihiro Nagashima (2015)
  • 著者名/発表者名: Yukihiro Nagashima, Yuji Iwata, Kei-ichiro Mishiba and Nozomu Koizumi
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 東京農業大学
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] IRE1による細胞質スプライシングの生化学的解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 長島幸広、岩田雄二、小泉望、三柴啓一郎
  • 学会等名: 日本植物細胞分子生物学会
  • 発表場所: いわて県民情報交流センター
  • 年月日: 2014-08-22 – 2014-08-23
• [学会発表] シロイヌナズナにおけるサリチル酸による小胞体シャペロンの誘導機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 長島 幸広、飯田 宰、三柴啓一郎、小泉 望
  • 学会等名: 日本植物細胞分子生物学会・第31回大会
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] 小胞体ストレスセンサーIRE1に依存的なmRNA分解の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 三柴啓一郎、長島 幸広、鈴木英司、林のりこ、尾形義之、嶋田幸久、小泉 望
  • 学会等名: 日本植物細胞分子生物学会・第31回大会
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] The IRE1-bZIP signaling pathway in Arabidopsis unfolded protein response
  • 著者名/発表者名: Nozomu Koizumi
  • 学会等名: GNU Plant Science Symposium 2012
  • 発表場所: 韓国ジンジュ市
  • 招待講演
• [学会発表] Salicylic acid induces genes for the unfolded protein response depending on IRE1 and bZIP60 in Arabidopsis
  • 著者名/発表者名: Yukihiro Nagashima, Kei-ichiro Mishiba and Nozomu Koizumi
  • 学会等名: XV International Congress on Molecular Plant-Microbe Interactions
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] サリチル酸による小胞体ストレス応答関連遺伝子の誘導にIRE1-bZIP60経路が関わる
  • 著者名/発表者名: 長島幸広、三柴啓一郎、鈴木英司、嶋田幸久、岩田雄二、小泉望
  • 学会等名: 日本植物細胞分子生物学会
  • 発表場所: 奈良・生駒
• [学会発表] 小胞体シャペロンを恒常的に発現するシロイヌナズナ変異体の単離
  • 著者名/発表者名: 飯田宰、大西陽向、三柴啓一郎、小泉望
  • 学会等名: 日本植物細胞分子生物学会
  • 発表場所: 奈良・生駒
• [学会発表] IRE1-bZIP60 Pathway Induces UPR genes by Salicylic Acid (SA) in Arabidopsis
  • 著者名/発表者名: Yukihiro Nagashima, Kei-ichiro Mishiba and Nozomu Koizumi
  • 学会等名: 10th International Congress on Plant Molecular Biology
  • 発表場所: 韓国済州島
• [学会発表] Characterization of Arabidopsis mutants for the unfolded protein response
  • 著者名/発表者名: Kei-ichiro Mishiba, Yukihiro Nagashima, Eiji Suzuki, Noriko Hayashi, Yoshiyuki Ogata, Yukihisa Shimada and Nozomu Koizumi
  • 学会等名: 10th International Congress on Plant Molecular Biology
  • 発表場所: 韓国済州島
• [学会発表] プラスチドにおける脂質合成と小胞体ストレス応答
  • 著者名/発表者名: 飯田宰、大西陽向、三柴啓一郎、倉田哲也、小泉望
  • 学会等名: 日本植物脂質科学研究会
  • 発表場所: 兵庫・神戸
• [学会発表] シロイヌナズナの小胞体ストレス応答において小胞体で合成されるタンパク質のmRNAがIRE1により分解される
  • 著者名/発表者名: 三柴啓一郎、長島幸広、鈴木英司、林のりこ、尾形善之、嶋田幸久、小泉望
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 岡山
• [学会発表] 小胞体ストレスを指標としたシロイヌナズナ変異体の単離
  • 著者名/発表者名: 飯田宰、大西陽向、三柴啓一郎、倉田哲也、小泉望
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 岡山
• [学会発表] サリチル酸によるIRE1/bZIP60 経路を介した小胞体ストレス応答関連遺伝子の誘導
  • 著者名/発表者名: 長島幸広、飯田宰、三柴啓一郎、小泉望
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 岡山
• [学会発表] Salicylic acid induces UPR genes through IRE1/bZIP60 pathway in Arabidopsis
  • 著者名/発表者名: Yukihiro Nagashima, Tukasa Iida, Kei-ichiro Misiba, Nozomu Koziumi
  • 学会等名: The 6th International Workshop on Plant Membrane Biology
  • 発表場所: 岡山・倉敷
• [学会発表] Kei-ichiro Misiba, Yukihiro Nagashima, Eiji Suzuki, Noriko Hayashi, Yoshiyuki Ogata, Yukihisa Shimada, Nozomu Koizumi
  • 著者名/発表者名: IRE1-dependent decay of mRNAs in the Arabidopsis unfolded protein response
  • 学会等名: The 6th International Workshop on Plant Membrane Biology
  • 発表場所: 岡山・倉敷
• [学会発表] Arabidopsis IRE1 catalyses cytoplasmic splicing of bZIP60 mRNA to produce the active transcription factor
  • 著者名/発表者名: Yukihiro Nagashima, Kei-ichiro Mishiba, Eiji Suzuki, Yukihisa Shimada, Yuji Iwata, and Nozomu Koizumi
  • 学会等名: International Plant RNA workshop
  • 発表場所: 神奈川・鶴見
• [学会発表] 植物における小胞体ストレス応答の分子機構
  • 著者名/発表者名: 小泉 望
  • 学会等名: 農芸化学関西支部第470回講演会
  • 発表場所: 大阪・堺
  • 招待講演
• [学会発表] シロイヌナズナIRE1による小胞体局在型転写因子bZIP60の制御機構の解明
  • 著者名/発表者名: 長島幸広、三柴啓一郎、鈴木英司、嶋田幸久、岩田雄二、小泉望
  • 学会等名: 日本植物細胞分子生物学会
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] 細胞質スプライシングにより制御されるシロイヌナズナの転写因子bZIP60
  • 著者名/発表者名: 小泉 望
  • 学会等名: 京都植物バイテク談話会
  • 発表場所: 京都
  • 招待講演
• [学会発表] シロイヌナズナの小胞体ストレス応答におけるIRE1-bZIP60経路の解析
  • 著者名/発表者名: 長島幸広、三柴啓一郎、鈴木英司、嶋田幸久、岩田雄二、小泉望
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 京都
• [備考] 植物分子育種学研究グループ
  • URL: http://www.plant.osakafu-u.ac.jp/~mishiba/index.html
• [備考] 小胞体と核のコミュニケーション機構の解明
  • URL: http://www.plant.osakafu-u.ac.jp/~mishiba/Research.html
• [備考] 小胞体と核のコミュニケーション機構の解明
  • URL: http://www.plant.osakafu-u.ac.jp/~mishiba/Research.html