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自己分解を統制する葉緑体応答ゾーンとその破綻が生む葉緑体-核連携ゾーンの実体解明

公募研究

研究領域細胞機能を司るオルガネラ・ゾーンの解読
研究課題/領域番号 18H04852
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
研究機関国立研究開発法人理化学研究所 (2019)
東北大学 (2018)

研究代表者

泉 正範  国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 研究員 (80714956)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
2019年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2018年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
キーワード葉緑体 / オートファジー / クロロファジー / Rubisco-containing body / 核
研究実績の概要

飢餓時に葉緑体を分解する部分分解オートファジーと、光障害時に壊れた葉緑体を丸ごと除去する全分解オートファジー(クロロファジー)の駆動を司るオルガネラゾーンに着目した本研究計画において、H31-R1年度は以下3項目について成果が得られた。
【1】葉緑体のオートファジー応答ゾーン形成因子の同定:昨年度に同定した光ストレス時の全分解応答ゾーンの候補因子、について、その変異株を用いた解析系を確立し、クロロファジー活性が大きく低下することを確認した。よって当該タンパク質が全分解オートファジーの遂行に強く関わることが明らかとなった。また、飢餓時の部分分解応答ゾーン形成因子を生化学的に同定する解析を行い、膜の形態変化を担う可能性が高いタンパク質が同定された。
【2】葉緑体のオートファジー応答ゾーン形成のイメージングと機能解析:全分解クロロファジー過程のイメージング解析のための多重蛍光可視化系統を整備した。そのタイムラプス観察を行い、全分解ゾーン形成前後のモニタリングを行った。
【4】植物細胞死における葉緑体-核連携ゾーンの機能解析
昨年度に確立した葉緑体-核連携ゾーンのイメージング法を活用し、葉緑体のチューブ状構造「ストロミュール」と細胞死の頻度の変動を調査した。葉の老化が進むと共にこの連携ゾーン形成が活性化され、その後細胞死が起こること、植物ホルモン・サリチル酸シグナルを抑制すると、ストロミュール形成が抑制されることを見出した。よって植物ホルモンと葉の老化進行に応答し葉緑体-核連携ゾーンが形成されることが示唆された。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 1件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 8件、 招待講演 8件)

  • [国際共同研究] オックスフォード大学(英国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] How To Identify Autophagy Modulators2019

    • 著者名/発表者名
      Izumi Masanori
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 181 号: 3 ページ: 853-854

    • DOI

      10.1104/pp.19.01146

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Heat Shock Proteins Support Refolding and Shredding of Misfolded Proteins2019

    • 著者名/発表者名
      Izumi Masanori
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 180 号: 4 ページ: 1777-1778

    • DOI

      10.1104/pp.19.00711

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mitochondrial Dynamics for Pollen Development2019

    • 著者名/発表者名
      Izumi Masanori
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 180 号: 2 ページ: 686-687

    • DOI

      10.1104/pp.19.00335

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 窒素利用の改変を目指す葉緑体オートファジー研究の進展2019

    • 著者名/発表者名
      泉正範
    • 雑誌名

      光合成研究

      巻: 29 ページ: 54-68

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Roles of the Clock in Controlling Starch Metabolism2019

    • 著者名/発表者名
      Izumi Masanori
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 179 号: 4 ページ: 1441-1443

    • DOI

      10.1104/pp.19.00166

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Autophagic turnover of chloroplasts: its roles and regulatory mechanisms in response to sugar starvation2019

    • 著者名/発表者名
      Izumi Masanori, Nakamura Sakuya, Li Nan
    • 雑誌名

      Frontiers in Plant Science

      巻: 10 ページ: 280-280

    • DOI

      10.3389/fpls.2019.00280

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Regulation of Chlorophagy during Photoinhibition and Senescence: Lessons from Mitophagy2018

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Sakuya、Izumi Masanori
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology

      巻: 59 号: 6 ページ: 1135-1143

    • DOI

      10.1093/pcp/pcy096

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Selective elimination of membrane-damaged chloroplasts via Microautophagy.2018

    • 著者名/発表者名
      Nakamura S, Hidema J, Sakamoto W, Ishida H, Izumi M.
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 177 号: 3 ページ: 1007-1026

    • DOI

      10.1104/pp.18.00444

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 壊れた葉緑体はオートファジーで丸ごと除去される2018

    • 著者名/発表者名
      中村 咲耶、泉 正範
    • 雑誌名

      植物科学の最前線

      巻: 9 ページ: 36-45

    • DOI

      10.24480/bsj-review.9a6.00132

    • ISSN
      2432-9819
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An additional role for chloroplast proteins?an amino acid reservoir for energy production during sugar starvation2018

    • 著者名/発表者名
      Izumi Masanori、Ishida Hiroyuki
    • 雑誌名

      Plant Signaling & Behavior

      巻: 14 号: 1 ページ: 1552057-1552057

    • DOI

      10.1080/15592324.2018.1552057

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chlorophagy is ATG gene-dependent microautophagy process2018

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Sakuya、Izumi Masanori
    • 雑誌名

      Plant Signaling & Behavior

      巻: 14 号: 1 ページ: 1554469-1554469

    • DOI

      10.1080/15592324.2018.1558679

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Chloroplast degradation pathways by autophagy2020

    • 著者名/発表者名
      Izumi Masanori
    • 学会等名
      he 6th CSRS-ITbM joint workshop
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 葉緑体分解機構の理解とその制御を目指して2020

    • 著者名/発表者名
      泉正範
    • 学会等名
      日本植物生理学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 葉緑体ライフサイクルの終着点:オートファジーによる分解機構2020

    • 著者名/発表者名
      中村咲耶、泉正範
    • 学会等名
      日本植物生理学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Two forms of autophagy for chloroplast turnover2020

    • 著者名/発表者名
      Izumi Masanori
    • 学会等名
      RIKEN seminar
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] シロイヌナズナにおいてATG8-interacting protein (ATI1および ATI2)の発現抑制は葉緑体のオートファジーに影響を及ぼさない2020

    • 著者名/発表者名
      西村翼,和田慎也,泉正範,中村咲耶,牧野周,Gad Galili,石田宏幸
    • 学会等名
      日本植物生理学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 葉緑体の自己分解を統制する応答ゾーンの形成プロセス2019

    • 著者名/発表者名
      泉正範、中村咲耶
    • 学会等名
      日本植物学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 緑体分解を統制する応答ゾーンの形成プロセス2019

    • 著者名/発表者名
      泉正範、中村咲耶、草野修平、萩原伸也
    • 学会等名
      第3回オルガネラ・ゾーン研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] クロロファジーを発動する全分解ゾーンの形成プロセス2019

    • 著者名/発表者名
      中村咲耶、泉正範
    • 学会等名
      第3回オルガネラ・ゾーン研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 緑体を部分分解するオートファジーの細胞内ダイナミクス2019

    • 著者名/発表者名
      泉正範、中村咲耶、草野修平、萩原伸也
    • 学会等名
      第12回オートファジー研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 障害葉緑体をミクロオートファジー様の経路で除去するクロロファジーの解析2019

    • 著者名/発表者名
      中村咲耶、泉正範
    • 学会等名
      第12回オートファジー研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Chloroplast degradation via autophagy in Chlamydomonas reinhardtii2019

    • 著者名/発表者名
      Li Nan、西村芳樹、Ramundo Silvia, 泉正範
    • 学会等名
      日本光合成学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] シロイヌナズナの葉緑体分解や飢餓応答におけるオートファジーとユビキチン化の相互作用の解析2019

    • 著者名/発表者名
      菊池悠太,中村咲耶,Woodson Jesse, 石田宏幸, 日出間純,Paul Jarvis, 泉正範
    • 学会等名
      日本植物生理学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] オートファジーは紫外線 B によって生じる損傷ミトコンドリアを除去する2019

    • 著者名/発表者名
      中村咲耶,日出間純,大友康平,根本知己,石田宏幸,泉正範
    • 学会等名
      日本植物生理学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] GFS9 はシロイヌナズナの暗所芽生えにおけるプラスチドのピースミールオートファジーに関与する2019

    • 著者名/発表者名
      石田宏幸,石田ひろみ,泉正範,林誠,牧野周,Klaas van Wijk,
    • 学会等名
      日本植物生理学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Selective turnover of photodamaged chloroplasts by autophagy2018

    • 著者名/発表者名
      Izumi M
    • 学会等名
      Japan-Finland Seminar 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] How chlorophagy is executed: Induction and intracellular events2018

    • 著者名/発表者名
      Izumi M
    • 学会等名
      Gordon Research Conference on Mitochondria & Chloroplasts
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Live cell imaging of piecemeal digestion of chloroplasts by autophagy2018

    • 著者名/発表者名
      Izumi M, Nakamura S, Otomo K Hidema J, Nemoto T, Ishida H
    • 学会等名
      International Symposium on Photosynthesis and Chloroplast Biogenesis
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Selective chlorophagy-microautophagic removal of membrane-damaged chloroplasts2018

    • 著者名/発表者名
      Nakamura S, Hidema J, Sakamoto W, Ishida H, Izumi M
    • 学会等名
      International Symposium on Photosynthesis and Chloroplast Biogenesis
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Individual contribution of autophagy and chloroplast-associated ubiquitination to chloroplast turnover2018

    • 著者名/発表者名
      Kikuchi Y, Nakamura S, Woodson J, Hidema J, Ishida H, Izumi M
    • 学会等名
      International Symposium on Photosynthesis and Chloroplast Biogenesis
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Regulation mechanism of photodamage-induced chlorophagy2018

    • 著者名/発表者名
      Nakamura S, Hidema J, Sakamoto W, Ishida H, Izumi M
    • 学会等名
      Japan-Finland Seminar 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dysfunctional mitochondria caused by ultraviolet B damage are eliminated via autophagy in Arabidopsis leaves2018

    • 著者名/発表者名
      Nakamura S, Hidema J, Otomo K, Nemoto T, Ishida H, Izumi M
    • 学会等名
      Gordon Research Conference on Mitochondria & Chloroplasts
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] シロイヌナズナにおけるクロロファジー誘導要因と細胞内動態の解析2018

    • 著者名/発表者名
      中村咲耶、日出間純、石田宏幸、泉正範
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 体内窒素利用と光合成活性のバランスは改変し得るか?2018

    • 著者名/発表者名
      泉正範
    • 学会等名
      日本光合成学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-01-27  

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