イノシトールリン脂質の動態を制御する新規タンパク質と細胞機能調節の解明

• 研究課題/領域番号: 23657031
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 植物分子生物・生理学
• 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 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2012年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2011年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 植物分子機能 / 情報伝達 / カルシウム / 細胞膜 / 情報変換 / ホスファチジルイノシトールリン酸 / カルモジュリン / 植物細胞 / タンパク質

研究概要

PCaP1 および PCaP2 はそれぞれの N 末端のミリストイル化により安定的に細胞膜に局在する。両分子の N 端20数残基はホスファチジルイノシトールリン酸(PIP)およびカルモジュリン/カルシウム(CaM/Ca)複合体と結合する能力を有する。 CaM/Caの結合が優先するため、細胞内カルシウム濃度が上昇した場合には CaM/Ca が生成し、PCaPに結合していた PIP を遊離させる。したがって、PCaP がカルシウムシグナルを PIP シグナルに変換する役割を果たしていると推定される。本研究における PCaP の機能欠失株の表現型解析により、少なくとも PCaP1 は気孔の閉口プロセスに、また PCaP2 は正常な根毛の先端成長に不可欠であることが明らかになった。

研究成果

• [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 ページ: 773-778
  • 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 ページ: 202-214
  • 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.,Maeshima, M.
  • 雑誌名: FEBS Open Bio
  • 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] 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., Maeshima, M.
  • 雑誌名: FEBS Open Bio 巻: In press
  • 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., 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., Miller, W.A
  • 雑誌名: PLoS Pathogens 巻: 8(4)
  • 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., 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] 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., 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., 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., 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] 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] 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., and Maeshima, M.
  • 雑誌名: FEBS Journal 巻: 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, Y., Ferjani, A., Tomioka, R., Nagasaki, N., Kurata, R., Nishimori, Y., Fujiwara, M., Maeshima, M
  • 雑誌名: Plant Physiol. 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., 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., 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., Kumamaru, T
  • 雑誌名: Plant Physiol 巻: 157 ページ: 632-644
  • 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, Maeshima M
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 155 号: 4 ページ: 1893-1907
  • DOI: 10.1104/pp.110.169730
  • 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 LMN, Sobreira AC, Sobreira ACM, Costa JH, Otoch MLO, Maeshima M, Fernandes de Melo, D
  • 雑誌名: Plant Growth Regulation 巻: 64 号: 3 ページ: 211-219
  • DOI: 10.1007/s10725-010-9559-5
  • 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., Makino, S., Miyake, A., Asaoka, M., Maeshima, M
  • 学会等名: International Workshop on Plant Membrane Biology
  • 発表場所: Okayama
• [学会発表] シロイヌナズナ新奇 Ca2+結合タンパク質 PCaP2 は Ca2+シグナルをホスファチジルイノシトールシグナルに変換し、根毛伸長に寄与する (2013)
  • 著者名/発表者名: 加藤真理子、青山卓史、前島正義
  • 学会等名: 日本植物生理学会 2013 年度年会
  • 発表場所: 岡山
• [学会発表] シロイヌナズナ無根毛変異株を用いたリン酸欠乏時における根毛の役割の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田中奈月、加藤-藤原真理子、青山卓史、富岡利恵、倉田理恵、深尾陽一朗、前島正義
  • 学会等名: 日本植物生理学会 2013 年度年会
  • 発表場所: 岡山
• [学会発表] シロイヌナズナ新奇Ca2+結合タンパク質PCaP2はCa2+シグナルをホスファチジルイノシトールシグナルに変換し、根毛伸長に寄与する. (2013)
  • 著者名/発表者名: 加藤真理子、青山卓史、前島正義
  • 学会等名: 日本植物生理学会2013年度年会
  • 発表場所: 岡山大学
• [学会発表] シロイヌナズナ無根毛変異株を用いたリン酸欠乏時における根毛の役割の解析. (2013)
  • 著者名/発表者名: 田中奈月、加藤–藤原真理子、青山卓史、富岡利恵、倉田理恵、深尾陽一朗、前島正義
  • 学会等名: 日本植物生理学会2013年度年会
  • 発表場所: 岡山大学
• [学会発表] 細胞膜局在型新規Ca結合タンパク質PCaP1の構造とリガンド結合の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 相羽孝亮、長崎-武内菜穂子、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] 液胞膜可視化で見えること:シロイヌナズナの根端細胞は高温下で中心液胞化が促進される (2012)
  • 著者名/発表者名: 三宅愛、瀬上紹嗣、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] 新規情報変換分子 PCaP1 の生理機能とくに気孔閉口における役割の解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 三輪智佳、永田千咲子、林優紀、木下俊則、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] 液胞膜亜鉛輸送体MTP1のイオン選択性と輸送機能を支えるHis領域の役割 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田中奈月、河内美樹、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] シロイヌナズナ新奇 Ca2+結合タンパク質 PCaP2 は Ca2+シグナルをホスファチジルイノシトールシグナルに変換し根毛伸長に寄与する (2012)
  • 著者名/発表者名: 加藤真理子、青山卓史、前島正義
  • 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] シロイヌナズナ無根毛変異株の養分吸収と環境耐性に関する分子生理学的研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田中奈月、加藤真理子、青山卓史、富岡利恵、倉田理恵、深尾陽一朗、前島正義
  • 学会等名: 日本植物学会第76回大会
  • 発表場所: 兵庫県立大学
• [学会発表] Molecular diversity of zinc transporters in plants. Symposium on Transport of Functional Small Molecules in Plants (2012)
  • 著者名/発表者名: Kawachi M., Kogawa, S., Fukao, Y., Kraemer U., Tanaka N., Maeshima M
  • 学会等名: Annual Meting of Japan Society for Bioscience, Biotechnology, and Agrochemsitry
  • 発表場所: Koyoto
• [学会発表] 根毛をもたないシロイヌナズナ変異株NR23の分子生理学的な特徴 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田中奈月、加藤真理子、青山卓史、富岡利恵、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
• [学会発表] 細胞膜局在型新規Ca結合タンパク質PCaP1の構造とリガンド結合の解析. (2012)
  • 著者名/発表者名: 相羽孝亮、長崎-武内菜穂子、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] 新規情報変換分子PCaP1の生理機能とくに気孔閉口における役割の解明. (2012)
  • 著者名/発表者名: 三輪智佳、永田千咲子、林優紀、木下俊則、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] シロイヌナズナ新奇Ca2+結合タンパク質PCaP2はCa2+シグナルをホスファチジルイノシトールシグナルに変換し根毛伸長に寄与する. (2012)
  • 著者名/発表者名: 加藤真理子、青山卓史、前島正義
  • 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] 毛をもたないシロイヌナズナ変異株NR23の分子生理学的な特徴 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田中奈月、加藤真理子、青山卓史、富岡利恵、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
• [学会発表] 気孔開閉に関わる新規情報伝達タンパク質PCaP1の分子特性と高CO2応答 (2011)
  • 著者名/発表者名: 永田千咲子、長崎-武内菜穂子、三輪智佳、木下俊則、前島正義
  • 学会等名: 日本生化学会大会シンポジウム
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] 細胞膜型カルシウム結合タンパク質 PCaP1 により発現抑制される SKS6 の分子生物学 (2011)
  • 著者名/発表者名: 三輪智佳、大内雄矢、水藤百江、前島正義
  • 学会等名: 日本生化学会中部支部例会
  • 発表場所: 静岡県立大学
  • 年月日: 2011-05-28
• [学会発表] 細胞膜結合性新規カルモジュリン結合タンパク質 PCaP1 の分子生物学的解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 秋田瑞穂、長崎-武内菜穂子、大内雄矢、水藤百江、前島正義
  • 学会等名: 日本生化学会中部支部例会
  • 発表場所: 静岡県立大学
  • 年月日: 2011-05-28
• [学会発表] 新規カルモジュリン結合タンパク質PCaP1の分子機能の解明 (2011)
  • 著者名/発表者名: 秋田瑞穂、長崎菜穂子、大内雄矢、水藤百江、前島正義
  • 学会等名: 日本生化学会大会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] The JSPS Colloquium in Stavanger on "Abiotic stress from genes to biosphere." (2011)
  • 著者名/発表者名: Maeshima, M., Tshuchira, A., Segami, S
  • 発表場所: Stavanger, Norway
• [学会発表] A calcium-binding proteins, CCaP1 and CCaP2, are induced by a long-period dark in Arabidopsis thaliana (2011)
  • 著者名/発表者名: Ouchi, Y., Nagatani, A. and Maeshima, M
  • 学会等名: The Scandinavian Plant Physiology Society Meeting 2011
  • 発表場所: Stavanger, Norway
• [学会発表] 細胞膜結合性新規カルモジュリン結合タンパク質PCaP1の分子生物学的解析. (2011)
  • 著者名/発表者名: 秋田瑞穂、長崎-武内菜穂子、大内雄矢、水藤百江、前島正義
  • 学会等名: 日本生化学会中部支部例会
  • 発表場所: 静岡県立大学
• [学会発表] 気孔開閉に関わる新規情報伝達タンパク質PCaP1の分子特性と高CO2応答 (2011)
  • 著者名/発表者名: 永田千咲子、長崎-武内菜穂子、三輪智佳、木下俊則、前島正義
  • 学会等名: 日本生化学会大会シンポジウム(招待講演)
  • 発表場所: 京都国際会館
• [図書] Regulation of PPi levels through vacuolar membrane H+-pyrophosphatase (2013)
  • 著者名/発表者名: Ferjani, A., Segami, S., Asaoka, M., Maeshima, M
  • 出版者: Luettge, Springer
• [図書] Progress in Botany, Vol. 75, (2013)
  • 著者名/発表者名: Ferjani, A., Segami, S., Asaoka, M., Maeshima, M.
  • 出版者: Springer.
• [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., Maeshima, M
  • 出版者: Springer-Verlag
• [図書] Application of radioisotope in biochemical analysis: Metal binding proteins and metal transporters. InRadioisotopes - Applications in Bio-Medical Science (2011)
  • 著者名/発表者名: Kawachi, M., Nagasaki-Takeuchi, N., Kato, M., Maeshima, M.
• [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., and Maeshima, M.
  • 総ページ数: 448
  • 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-Takeuc hi, N., Kato, M., and Maeshima, M.
  • 総ページ数: 320
  • 出版者: In Tech