酸化シグナルによる植物細胞傷害プロセス解明：活性カルボニル種の作用とインパクト

• 研究課題/領域番号: 26440149
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 植物分子・生理科学
• 研究機関: 山口大学
• 研究代表者: 真野 純一 山口大学, 大学研究推進機構, 教授 (50243100)
• 研究分担者: 肥塚 崇男 山口大学, 創成科学研究科, 助教 (30565106) ; 松井 健二 山口大学, 創成科学研究科, 教授 (90199729)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2015年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2014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: 酸化シグナル / 活性カルボニル種 / 活性酸素 / プログラム細胞死 / アブシシン酸 / 気孔閉鎖 / グルタチオントランスフェラーゼ / 植物ホルモン / 気孔閉口シグナル / 親電子物質 / カスパーゼ様プロテアーゼ / 酸化ストレス / オキシリピン / アクロレイン / 20S プロテアソーム / グルタチオン / 植物 / アルデヒド / 4-ヒドロキシノネナール

研究成果の概要

過酸化脂質由来の活性カルボニル種（RCS）が植物の酸化シグナルとして作用することを検証し，RCSの作用点を以下のように解明した。(1) 活性酸素によるタバコBY-2培養細胞のプログラム細胞死（PCD）開始には，RCSがシグナル分子となることを立証した。(2) PCDを開始させるカスパーゼ３様プロテアーゼ（C3LP）がRCSにより直接活性化されることを見いだした。(3) アブシシン酸（ABA）による気孔閉口シグナル伝達において，活性酸素の下流でRCSがシグナルを伝えることを立証した。また，(4) 強毒性RCSであるアクロレインを消去するグルタチオントランスフェラーゼを植物から初めて単離した。

研究成果

• [雑誌論文] Acrolein-detoxifying isozymes of glutathione transferase in plants. (2017)
  • 著者名/発表者名: Mano, J., Ishibashi, A., Muneuchi, H., Morita, C., Sakai, H., Biswas, Md. S., Koeduka, T. and Kitajima, S.
  • 雑誌名: Planta 巻: 245 号: 2 ページ: 255-264
  • DOI: 10.1007/s00425-016-2604-5
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Reactive carbonyl species activate caspase-3-like protease to initiate programmed cell death in plants. (2016)
  • 著者名/発表者名: Biswas, Md. S. and Mano, J
  • 雑誌名: Plant & Cell Physiology 巻: 57 ページ: 1432-1442
  • DOI: 10.1093/pcp/pcw053
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Reactive carbonyl species mediate abscisic acid signaling in guard cells. (2016)
  • 著者名/発表者名: Islam, Md. M., Ye, W., Matsushima, D., Munemasa, S., Okuma, E., Nakamura, Y., Biswas, Md. S., Mano, J. and Murata, Y.
  • 雑誌名: Plant & Cell Physiology 巻: 57 号: 12 ページ: 2552-2563
  • DOI: 10.1093/pcp/pcw166
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] How do photosynthetic organisms manage light stress? A tribute to the late Professor Kozi Asada. (2016)
  • 著者名/発表者名: Mano, J., Endo, T. and Miyake, C.
  • 雑誌名: Plant & Cell Physiology 巻: 57 号: 7 ページ: 1351-1353
  • DOI: 10.1093/pcp/pcw116
  • 国際共著
• [雑誌論文] Reactive carbonyl species activate caspase-3-like protease to initiate programmed cell death in plants (2016)
  • 著者名/発表者名: Md. Sanaullah Biswas and Jun'ichi Mano
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 印刷中
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Lipid peroxide-derived short-chain carbonyls mediate hydrogen peroxide-induced and salt-induced programmed cell death in plants (2015)
  • 著者名/発表者名: Md. Sanaullah Biswas and Jun'ichi Mano
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 168 号: 3 ページ: 885-898
  • DOI: 10.1104/pp.115.256834
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Isolation of chloroplast inner and outer envelope membranes (2015)
  • 著者名/発表者名: Shiwen Wang, Lina Yin, Jun'ichi Mano, Kiyoshi Tanaka
  • 雑誌名: Bio-protocol 巻: 5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identification of oxidative-modified proteins in salt-stressed Arabidopsis: a carbonyl-targeted proteomics approach. (2014)
  • 著者名/発表者名: Jun'ichi Mano, Mitsuaki Nagata, Shoutarou Okamura, Takeshi Shiraya, Toshiaki Mitsui
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 55 号: 7 ページ: 1233-1244
  • DOI: 10.1093/pcp/pcu072
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Acrolein is formed from trienoic fatty acids in chloroplast: A targeted metabolomics approach (2014)
  • 著者名/発表者名: Jun'ichi Mano, Sergey Khorobrykh, Kenji Matsui, Yoko Iijima, Nozomu Sakurai, Hideyuki Suzuki, Daisuke Shibata
  • 雑誌名: Ｐｌａｎｔ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 巻: 31 号: 5 ページ: 535-543
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.14.1112a
  • NAID: 130004721168
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Maintenance of chloroplast structure and function by overexertion of the rice MONOGALACTOSYLDIACYLGLYCEROL SYNTHASE gene leads to enhanced salt tolerance in tobacco (2014)
  • 著者名/発表者名: Shiwen Wang, M. Imtiaz Uddin, Kiyoshi Tanaka, Lina yin, Zhonghui Shi, Yanhua Qi, Jun'ichi Mano, Kenji Matsui, Norihiro Shimomura, Takeshi Sakaki, Xiping Deng, Suiqi Zhang
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 165 号: 3 ページ: 1144-1155
  • DOI: 10.1104/pp.114.238899
  • 査読あり
• [雑誌論文] 活性酸素は生体分子にどう作用するか？－ 酸化シグナルを伝える活性カルボニル種の生成と作用． (2014)
  • 著者名/発表者名: 真野純一
  • 雑誌名: 光合成研究 巻: 24 ページ: 84-89
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Involvement of oxylipin carbonyls in the auxin-dependent lateral root formation (2016)
  • 著者名/発表者名: Md. Sanaullah Biswas, Jun’ichi Mano, Hidehiro Fukaki
  • 学会等名: 第57回 日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学上田キャンパス（岩手県盛岡市）
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] 酸化シグナル因子である活性カルボニル種が植物プログラム細胞死を引き起こすしくみ (2016)
  • 著者名/発表者名: Md. Sanaullah Biswas, Jun’ichi Mano
  • 学会等名: 第57回 日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学上田キャンパス（岩手県盛岡市）
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] Reactive carbonyl species function as oxidative signals. (2016)
  • 著者名/発表者名: Mano, J.
  • 学会等名: "Plant Oxylipins and Their Diverse Functions." Symposium
  • 発表場所: 東京工業大学（神奈川県横浜市）
  • 招待講演
• [学会発表] 過酸化脂質由来の活性カルボニル種のシグナル作用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 真野純一，村田芳行
  • 学会等名: 第29回植物脂質シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府豊中市）
• [学会発表] アクロレインを特異的に消去するグルタチオントランスフェラーゼGSTU19の酵素学的性質 (2016)
  • 著者名/発表者名: 境広輝，真野純一
  • 学会等名: 第29回植物脂質シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府豊中市）
• [学会発表] Oxylipin carbonyls are involved in the auxin signalling to initiate lateral root formation (2015)
  • 著者名/発表者名: Md. Sanaullah Biswas, Hidehiro Fukaki, Jun’ichi Mano
  • 学会等名: 日本植物学会第79回大会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟県新潟市）
  • 年月日: 2015-09-06
• [学会発表] Oxylipin carbonyls are involved in the auxin signalling to initiate lateral root formation in Arabidopsis thaliana (2015)
  • 著者名/発表者名: Md. Sanaullah Biswas, Jun'ichi Mano
  • 学会等名: The 12th International POG Conference Reactive Oxygen and Nitrogen Species in Plants
  • 発表場所: イタリア，Verona市
  • 年月日: 2015-06-24
  • 国際学会
• [学会発表] Glutathione in plant cells is constitutively consumed by acrolein, a lipid peroxide-derived highly toxic aldehyde (2015)
  • 著者名/発表者名: Jun'ichi Mano, Md. Sanaullah Biswas
  • 学会等名: The 12th International POG Conference Reactive Oxygen and Nitrogen Species in Plants
  • 発表場所: イタリア，Verona市
  • 年月日: 2015-06-24
  • 国際学会
• [学会発表] Action of oxylipin carbonyls as oxidative signal agents. (2015)
  • 著者名/発表者名: Jun'ichi Mano, Md. Sanaullah Biswas
  • 学会等名: Japanese Society of Plant Physiologists 2015 symposium “How can leaves be free from sunburn? Kozi Asada Memorial Symposium”
  • 発表場所: 東京農業大学，東京（世田谷区）
  • 年月日: 2015-03-17
  • 招待講演
• [学会発表] 過酸化脂質由来の活性カルボニルは（が？）酸化シグナルである． (2014)
  • 著者名/発表者名: 真野純一
  • 学会等名: 第5回光合成学会年会特別セッション「活性酸素研究の歩み」
  • 発表場所: 近畿大学，奈良市
  • 年月日: 2014-05-16 – 2014-05-17
  • 招待講演