ホウ酸トランスセプターによるホウ素応答機構

• 研究課題/領域番号: 26712007
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 植物栄養学・土壌学
• 研究機関: 大阪府立大学 (2016-2017); 北海道大学 (2014-2015)
• 研究代表者: 高野 順平 大阪府立大学, 生命環境科学研究科, 教授 (70532472)
• 研究協力者: 吉成 晃 ; 汪 社亮
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 23,920千円 (直接経費: 18,400千円、間接経費: 5,520千円); 2017年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2016年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2015年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2014年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
• キーワード: 植物栄養 / センシング / エンドサイトーシス / ホウ素 / 細胞内輸送 / タンパク質分解 / 植物 / 発現制御 / 輸送体

研究成果の概要

植物は土壌中/植物体内のミネラル栄養濃度をセンシングし、輸送系を制御して変動するミネラル環境に適応している。ホウ酸は植物の生育に必須であるが過剰に蓄積すると毒ともなる。シロイヌナズナBOR1はホウ酸の細胞外への排出を促進する細胞膜局在型ホウ酸トランスポーターであり、低ホウ酸条件時にホウ酸の導管方向への輸送を担う。BOR1は高ホウ酸濃度にさらされると細胞膜から液胞に輸送されて分解される。本研究では、BOR1がレセプター(トランスセプター)としてホウ酸濃度をセンシングし自身の蓄積量を制御して適切なホウ酸輸送量を保つ可能性を強く示唆することができた。

研究成果

• [雑誌論文] Boron Uptake Assay in Xenopus laevis Oocytes (2018)
  • 著者名/発表者名: Wang, S., Mitani-Ueno, N., Takano, J.
  • 雑誌名: bio-protocol 巻: 8 号: 5 ページ: 5-5
  • DOI: 10.21769/bioprotoc.2755
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Insights into the mechanisms underlying boron homeostasis in plants. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshinari, A., and ＊Takano, J.
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Science 巻: 17 ページ: 1-1
  • DOI: 10.3389/fpls.2017.01951
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Polar Localization of the NIP5;1 Boric Acid Channel Is Maintained by Endocytosis and Facilitates Boron Transport in Arabidopsis Roots. (2017)
  • 著者名/発表者名: Wang S, Yoshinari A, Shimada T, Hara-Nishimura I, Mitani-Ueno N, Ma JF, Naito S, Takano J.
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 印刷中 号: 4 ページ: 824-842
  • DOI: 10.1105/tpc.16.00825
  • 査読あり
• [雑誌論文] DRP1-dependent Endocytosis Is Essential for Polar Localization and Boron-induced Degradation of the Borate Transporter BOR1 in Arabidopsis thaliana (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshinari, A., Fujimoto, M., Ueda, T., Inada, N., Naito, S. and Takano, J.
  • 雑誌名: Plant Cell Phys. 巻: 57 号: 9 ページ: 1985-2000
  • DOI: 10.1093/pcp/pcw121
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tolerance to Excess-Boron Conditions Acquired by Stabilization of a BOR1 Variant with Weak Polarity in Arabidopsis (2016)
  • 著者名/発表者名: Shinji Wakuta; Teppei Fujikawa; Satoshi Naito; Junpei Takano
  • 雑誌名: Frontiers in Cell and Developmental Biology 巻: 4
  • DOI: 10.3389/fcell.2016.00004
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Adaptation of Root Function by Nutrient-Induced Plasticity of Endodermal Differentiation (2016)
  • 著者名/発表者名: Marie Barberon; Joop Engelbertus Martinus Vermeer; Damien De Bellis; Peng Wang; Sadaf Naseer; Tonni Grube Andersen; Bruno Martin Humbel; Christiane Nawrath; Junpei Takano; David Edward Salt; Niko Geldner
  • 雑誌名: Cell 巻: 164 号: 3 ページ: 447-459
  • DOI: 10.1016/j.cell.2015.12.021
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] UDP-D-galactose synthesis by UDP-glucose 4-epimerase 4 is required for organization of the trans-Golgi network/early endosome in Arabidopsis thaliana root epidermal cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Sheliang Wang; Toshiaki Ito; Masataka Uehara; Satoshi Naito; Junpei Takano
  • 雑誌名: Journal of Plant Research 巻: 128 号: 5 ページ: 863-873
  • DOI: 10.1007/s10265-015-0737-4
  • NAID: 120005906925
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evolutionary Divergence of Plant Borate Exporters and Critical Amino Acid Residues for the Polar Localization and Boron-dependent Vacuolar Sorting of AtBOR1. (2015)
  • 著者名/発表者名: Wakuta, S., Mineta,k., Amano, T., Toyoda,A., Fujiwara,T., Naito,S., and Takano, J.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiology 巻: 56 号: 5 ページ: 852-862
  • DOI: 10.1093/pcp/pcv011
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Analysis of Endocytosis and Ubiquitination of the BOR1 Transporter. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kasai, K., Takano, J., and Fujiwara, T.
  • 雑誌名: Method in Molecular Biology 巻: 1209 ページ: 203-217
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-1420-3_16
  • ISBN: 9781493914197, 9781493914203
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A receptor-like kinase mutant with absent endodermal diffusion barrier displays selective nutrient homeostasis defects. (2014)
  • 著者名/発表者名: Pfister, A., Barberon, M., Alassimone, J., Kalmbach, L., Lee, Y., Vermeer, J. E., Yamazaki, M., Li, G., Maurel, C., Takano, J., Kamiya, T., Salt, D. E., Roppolo, D., and Geldner, D.
  • 雑誌名: eLife 巻: 3 ページ: 1-20
  • DOI: 10.7554/elife.03115
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Improved tolerance to boron deficiency by enhanced expression of the boron transporter BOR2. (2014)
  • 著者名/発表者名: Takada, S., Miwa, K., Omori, H., Fujiwara, T., Naito, S., and Takano, J.
  • 雑誌名: Soil Science and Plant Nutrition 巻: 60 号: 3 ページ: 341-348
  • DOI: 10.1080/00380768.2014.881705
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] OsNIP3;1, a rice boric acid channel, regulates boron distribution and is essential for growth under boron-deficient conditions. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hanaoka, H., Uraguchi, S., Takano, J., Tanaka, M. and Fujiwara, T.
  • 雑誌名: The Plant Journal 巻: 78 号: 5 ページ: 890-902
  • DOI: 10.1111/tpj.12511
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identification and Characterization of an Arabidopsis Mutant with Altered Localization of NIP5;1, a Plasma Membrane Boric Acid Channel, Reveals the Requirement for D-Galactose in Endomembrane Organization. (2014)
  • 著者名/発表者名: Uehara, M., Wang, S., Kamiya, T., Shigenobu, S., Yamaguchi, K., Fujiwara, T., Naito, S., and Takano, J.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiology 巻: 55 号: 4 ページ: 704-714
  • DOI: 10.1093/pcp/pct191
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] A boron sensing mechanism regulating degradation of a borate transporter (2018)
  • 著者名/発表者名: 高野順平
  • 学会等名: 日本農芸化学会 名城大学
  • 招待講演
• [学会発表] The role of adaptor protein complex 4 (AP-4) in vacuolar targeting of a borate transporter AtBOR1 (2018)
  • 著者名/発表者名: 細川卓也
  • 学会等名: 第5９回日本植物生理学会年会 札幌
• [学会発表] ホウ酸トランスポーターの輸送活性に依存したユビキチン化と分解 (2018)
  • 著者名/発表者名: 高野順平
  • 学会等名: 第5９回日本植物生理学会年会 札幌
• [学会発表] Dissection of vacuolar trafficking pathway of the borate transporter BOR1 in Arabidopsis thaliana (2017)
  • 著者名/発表者名: Akira Yoshinari, Korbei Barbara, Satoshi Naito, Junpei Takano
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 鹿児島大学
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] Polar Localization Of Boric acid/borate Transport Proteins (2017)
  • 著者名/発表者名: 高野順平
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 鹿児島大学
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] Development and utilization of cytosolic boric acid sensors for boron-transport studies (2017)
  • 著者名/発表者名: 高野順平
  • 学会等名: Boron symposium, A satellite meeting of IPNC, Copenhagen
  • 国際学会
• [学会発表] ホウ酸トランスポーターBOR1におけるホウ酸輸送活性に依存した自己制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高野運平
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会仙台大会
• [学会発表] シロイヌナズナにおいてクラスリンアダプタータンパク質複合体AP2に依存したエンドサイトーシスはホウ酸輸送体の偏在とホウ素欠乏条件下での生育に必須である (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉成晃、西村浩二、天野太郎、藤本優、山岡尚平、嶋田知生、 上田貴志、西村いくこ、稲田のりこ、高野順平
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
  • 発表場所: 佐賀大学
  • 年月日: 2016-09-22
• [学会発表] シロイヌナズナホウ酸チャネルNIP5;1の 細胞膜上偏在性は効率的なホウ酸輸送に貢献する (2016)
  • 著者名/発表者名: Wang Sheliang, 永森彩奈, 三谷奈見季, 馬建鋒, 内藤哲, 高野順平（発表者)
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
  • 発表場所: 佐賀大学
  • 年月日: 2016-09-22
• [学会発表] Polar Localization of a Boric Acid Channel NIP5;1 is Mediated by Phosphorylation and Required for Efficient Uptake of Boron in Arabidopsis thaliana (2016)
  • 著者名/発表者名: Wang, S., Mitani-Ueno, N., Ma, JF., Naito, S., ○Takano, J.
  • 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 (岩手県・盛岡市）
  • 年月日: 2016-03-20
• [学会発表] BOR1 の細胞膜上での偏在にはクラスリンアダプター AP2 が必須であるものの、ホウ素に応答した分解に AP2 は不要である (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉成晃、藤本 優,天野 太郎,山岡 尚平,嶋田 知生,西村 いくこ,上田 貴志,内藤 哲,高野 順 平
  • 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 (岩手県・盛岡市）
  • 年月日: 2016-03-20
• [学会発表] ホウ酸チャネルの ER exit に重要な因子 KNS3/SPOT1 の同定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中村 俊介、上原 匡貴,竹村 駿介,石黒 澄衛,神谷 岳洋,藤原 徹,内藤 哲,高野 順平
  • 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 (岩手県・盛岡市）
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] ホウ酸輸送体 BOR1 の液胞輸送制御に重要なアミノ酸残基の同定と機能解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 荻野 由香 、三浦 弓佳,和久田 真司,内藤 哲,高野 順平
  • 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 (岩手県・盛岡市）
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] ホウ酸センサーによる植物組織内ホウ酸分布の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 和久田真司、藤川哲平、内藤哲、○高野順平
  • 学会等名: 土壌肥料学会京都大会
  • 発表場所: 京都大学 (京都府・京都市）
  • 年月日: 2015-09-11
• [学会発表] シロイヌナズナ細胞膜局在型ホウ酸チャネルNIP5;1のER exitに必要な因子の同定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中村俊介、上原 匡貴,内藤 哲,高野 順平
  • 学会等名: 土壌肥料学会京都大会
  • 発表場所: 京都大学 (京都府・京都市）
  • 年月日: 2015-09-11
• [学会発表] シロイヌナズナホウ酸輸送体BOR1によるホウ酸センシングの可能性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 荻野 由香、吉成 晃，和久田 真司，内藤 哲，高野 順平
  • 学会等名: 土壌肥料学会京都大会
  • 発表場所: 京都大学 (京都府・京都市）
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] Phosphorylation-mediated polar localization of a boric acid channel is required for efficient uptake of boron in Arabidopsis thaliana (2015)
  • 著者名/発表者名: Wang, S., Mitani-Ueno, N., Ma, JF., Naito, S., Takano, J.
  • 学会等名: 13th ICOBTE
  • 発表場所: 福岡国際会議場 (福岡県・福岡市）
  • 年月日: 2015-07-15
  • 国際学会
• [学会発表] AP2-dependent and independent endocytosis distinctly regulate polar localization and degradation of a borate transporter BOR1 in Arabidopsis thaliana (2015)
  • 著者名/発表者名: Akira Yoshinari, Tetsuya Kurata, Tomoaki Sakamoto, Satoshi Naito, Junpei Takano
  • 学会等名: 13th ICOBTE
  • 発表場所: 福岡国際会議場 (福岡県・福岡市）
  • 年月日: 2015-07-15
  • 国際学会
• [学会発表] Mechanisms for boron-dependent vacuolar trafficking of a boric acid/borate transporter AtBOR1 (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Ogino, A.Yoshinari, S.Wakuta, S.Naito, and J.Takano
  • 学会等名: 13th ICOBTE
  • 発表場所: 福岡国際会議場 (福岡県・福岡市）
  • 年月日: 2015-07-13
  • 国際学会
• [学会発表] Polar localization and boron-dependent vacuolar trafficking of boric acid/borate transporters in Arabidopsis thaliana. (2014)
  • 著者名/発表者名: Junpei Takano
  • 学会等名: 内藤コンファレンス
  • 発表場所: ガトーキングダムサッポロ（札幌市）
  • 年月日: 2014-10-07 – 2014-10-10
• [学会発表] 植物のホウ酸輸送体の細胞膜上極性局在とホウ酸に応答したエンドサイトーシス系分解のメカニズム (2014)
  • 著者名/発表者名: 高野順平
  • 学会等名: 日本農芸化学会北海道•東北支部 合同若手の会
  • 発表場所: 定山渓ビューホテル（札幌市）
  • 年月日: 2014-09-24
  • 招待講演
• [学会発表] Toward understanding the mechanisms of boron sensing and intracellular trafficking of boric acid/borate transporters (2014)
  • 著者名/発表者名: 高野順平
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
  • 発表場所: 東京農工大学（東京都府中市）
  • 年月日: 2014-09-11
• [学会発表] 植物におけるホウ酸トランスポーターBORの進化系統解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 和久田真司、峯田克彦, 天野太郎, 井手康二, 内藤哲, 高野順平
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
  • 発表場所: 東京農工大学（東京都府中市）
  • 年月日: 2014-09-09
• [学会発表] シロイヌナズナのホウ酸輸送体BOR1の分解に必要な因子の同定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉成晃、坂本智昭、倉田哲也、内藤哲、高野順平
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
  • 発表場所: 東京農工大学（東京都府中市）
  • 年月日: 2014-09-09
• [図書] Plant Aquaporins (2017)
  • 著者名/発表者名: Junpei Takano, Akira Yoshinari, and Doan-Trung Luu
  • 出版者: Springer
• [図書] Frontiers of Agricultural Science (2015)
  • 著者名/発表者名: Junpei Takano 計64名
  • 総ページ数: 277
  • 出版者: SHOUKADOH
• [備考] 植物栽培生理学研究グループ
  • URL: http://saibaiseirigaku.wixsite.com/crop-ecophysiology
• [備考] 分子生物学研究室
  • URL: http://www.agr.hokudai.ac.jp/arabi/
• [備考] HOKUDAI NEXT
  • URL: http://or.research.hokudai.ac.jp/next/
• [備考] 知のフロンティア 北海道大学の研究は、いま
  • URL: http://www.hokudai.ac.jp/bureau/nyu/frontier/01.html
• [備考] Hokkaido University Magazine 2013
  • URL: http://www.oia.hokudai.ac.jp/wp-content/uploads/2013/03/magazine2013english.pdf