ROS生成酵素の網羅的解析に基づく植物の活性酸素シグナルネットワークの解明

• 研究領域: 活性酸素のシグナル伝達機能
• 研究課題/領域番号: 21117516
• 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
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 東京理科大学
• 研究代表者: 朽津 和幸 東京理科大学, 理工学部, 教授 (50211884)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2010年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2009年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: 活性酸素種 / シロイヌナズナ / NADPH oxidase / カルシウムイオン / タンパク質リン酸化 / 花粉 / Rboh / Rac / 異種発現系 / 低分子量Gタンパク質 / 活性酸素種生成酵素

研究概要

1.植物ROS生成酵素rbohの網羅的解析
シロイヌナズナrboh遺伝子の発現部位の解析と、異種発現系を用いたROS生成活性の解析を並行して進め、両者を総合して、植物体での各遺伝子の機能分担について考察した。
AtrbohH,Jは、花粉に特異的に局在することが明らかになったので、二重突然変異体等を用いて、rbohを介したROSの局所的生成が花粉管の発芽、先端成長の制御に関与している可能性を検証した。
2.rbohの活性制御因子の単離と機能解析
2-1:異種共発現系を用いた活性制御候補因子Racによるrbohの制御機構の解明
シロイヌナズナの11種全てのRac遺伝子をクローニングし、Atrboh遺伝子との異種発現系における共発現解析により、ROS生成量を調べた。
2-2:酵母two-hybrid法を用いた植物rboh新奇活性制御候補因子のスクリーニング
rbohの活性制御にはCa^<2+>の結合とリン酸化以外にも、特にN末端細胞質領域において複数の制御因子との相互作用が関与する可能性がある。そこで、感染防御応答や気孔閉鎖等に関与するAtrbohD,AtrbohFのN末端領域と相互作用する因子を酵母two-hybrid法により単離を試みた.これまでに,相互作用候補因子としてプロテインキナーゼ,防御応答関連因子を含む19種を単離した異種共発現解析系を用いて、rbohのROS生成活性に対する候補因子の共発現の影響について検証した。

研究成果

• [雑誌論文] Cryptogein-induced cell cycle arrest at G2 phase is associated with inhibition of cyclin-dependent kinases, suppression of expression of cell cycle-related genes and protein degradation in synchronized tobacco BY-2 cells. (2011)
  • 著者名/発表者名: Ohno, R., Kadota, Y., Fujii, S., Sekine, M., Umeda, M., Kuchitsu, K.
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 52(印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamic reorganization and function of the cytoskeleton and vacuoles in defense responses and programmed cell death. (2011)
  • 著者名/発表者名: Higaki, T., Kurusu, T., Hasezawa, S., Kuchitsu, K.
  • 雑誌名: Journal of Plant Research 巻: 124 ページ: 315-324
  • 査読あり
• [雑誌論文] Negative Feedback Regulation of Microbe-Associated Molecular Pattern-Induced Cytosolic Ca^<2+> Transients by Protein Phosphorylation. (2011)
  • 著者名/発表者名: Kurusu, T., Hamada, H., Sugiyama, Y., Yagala, T., Kadota, Y., Furuichi, T., Hayashi, T., Umemura, K., Komatsu, S., Miyao, A., Hirochika, H., Kuchitsu, K.
  • 雑誌名: Journal of Plant Research 巻: 124 ページ: 415-424
  • NAID: 10028258282
  • 査読あり
• [雑誌論文] Roles of calcineurin B-like protein-interacting protein kinases in innate immunity in rice. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kurusu, T., Hamada, J., Hamada, H., Hanamata, S., Kuchitsu, K.
  • 雑誌名: Plant Signaling & Behavior 巻: 5 ページ: 1045-1047
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regulation of microbe-associated molecular pattern-induced hypersensitive cell death, phytoalexin production and defense gene expression by calcineurin B-like protein-interacting protein kinases, OsCIPK14/15, in rice cultured cells. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kurusu, T., Hamada, J., Nokajima, H., Kitagawa, Y., Kiyoduka, M., Takahashi, A., Hanamata, S., Ohno, R., Hayashi, T., Okada, K., Koga, J., Hirochika, H., Yamane, H., Kuchitsu, K.
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 153 ページ: 678-692
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of growth phase and cell density on cryptogein-induced programmed cell death in suspension-cultured tobacco BY-2 cells : development of a model system for 100% efficient hypersensitive cell death. (2010)
  • 著者名/発表者名: Sawai, Y., Tamotsu, S., Kuchitsu, K., Sakai, A.
  • 雑誌名: Cytologia 巻: 75 ページ: 389-396
  • NAID: 10027947997
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regulation of microbe-associated molecular pattern-induced hypersensitive cell death, phytoalexin production and defense gene expression by calcineurin B-like protein-interacting protein kinases, OsCIPK14/15. in rice cultured cells (2010)
  • 著者名/発表者名: Kurusu, T., 他
  • 雑誌名: plant Physiology 153(2)
  • 査読あり
• [雑誌論文] 植物のストレス応答・形態形成における活性酸素種の積極的生成とその制御-活性酸素種生成酵素rbohの活性制御機構を中心に (2009)
  • 著者名/発表者名: 賀屋秀隆, 他
  • 雑誌名: 実験医学 27(15) ページ: 84-91
• [学会発表] 植物免疫におけるCa^<2+>-活性酸素シグナル伝達系とオートファジー (2011)
  • 著者名/発表者名: 朽津和幸
  • 学会等名: 平成22年度「オートファジー研究会」
  • 発表場所: ヤマハリゾートつま恋
  • 年月日: 2011-01-13
• [学会発表] 植物の感染防御応答におけるオートファジー動態の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 来須孝光、朽津和幸
  • 学会等名: 平成22年度「オートファジー研究会」
  • 発表場所: ヤマハリゾートつま恋
  • 年月日: 2011-01-13
• [学会発表] 植物細胞におけるオートファジー動態の可視化と細胞周期依存性の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 花俣繁、来須孝光、朽津和幸
  • 学会等名: 平成22年度「オートファジー研究会」
  • 発表場所: ヤマハリゾートつま恋
  • 年月日: 2011-01-13
• [学会発表] シロイヌナズナ活性酸素種生成酵素AtrbohD,AtrbohFの活性化機構の比較解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 木村幸恵、先崎栄里子、賀屋秀隆、朽津和幸
  • 学会等名: 第52回日本植物生理学会
  • 発表場所: 東北大学
• [学会発表] シロイヌナズナNADPH oxidase AtrbohA-Jの網羅的比較解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 河原崎朋子、今井亜耶、森恭一郎、賀屋秀隆、朽津和幸
  • 学会等名: 第52回日本植物生理学会
  • 発表場所: 東北大学
• [学会発表] 8-ニトロcGMP生成に及ぼす活性酸素の給源 (2011)
  • 著者名/発表者名: 上土井貴裕、西谷章子、赤池孝章、澤智裕、朽津和幸、岩井純夫
  • 学会等名: 第52回日本植物生理学会
  • 発表場所: 東北大学
• [学会発表] イネの膜電位依存性陽イオンチャネルOsTPC1の細胞内局在と感染防御応答における機能解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 濱田晴康、小谷野智子、来須孝光、朽津和幸
  • 学会等名: 第52回日本植物生理学会
  • 発表場所: 東北大学
• [学会発表] 植物の感染防御応答とオートファジー (2011)
  • 著者名/発表者名: 朽津和幸、花俣繁、来須孝光
  • 学会等名: 第52回日本植物生理学会シンポジウム「ベールを脱ぎ始めた植物オートファジー」
  • 発表場所: 東北大学(招待講演)
• [学会発表] 感染認識の初期反応とカルシウム-活性酸素シグナル (2011)
  • 著者名/発表者名: 朽津和幸・濱田晴康・来須孝光
  • 学会等名: 平成23年度日本植物病理学会大会
  • 発表場所: 東京農工大学農学部
• [学会発表] 培養細胞系を利用した新規植物抵抗性誘導剤のスクリーニングと作用機構の解明 (2011)
  • 著者名/発表者名: 齊藤克典・来須孝光・河村康希・朽津和幸
  • 学会等名: 平成23年度日本植物病理学会大会
  • 発表場所: 東京農工大学農学部
• [学会発表] 植物サプリ～植物の耐病性・環境ストレス耐性を制御する薬剤の探索～ (2010)
  • 著者名/発表者名: 朽津和幸
  • 学会等名: Biology Department Seminar
  • 発表場所: Duke University, USA(招待講演)
  • 年月日: 2010-11-12
• [学会発表] Ca^<2+>-ROS Signaling Network Regulating Innate Immunity, Programmed Cell Death and Development in Plants. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kuchitsu, K.
  • 学会等名: Plant Biotechnology Center Seminar
  • 発表場所: Ohio State University, USA(招待講演)
  • 年月日: 2010-11-11
• [学会発表] 細胞の増殖・伸長・死の制御と活性酸素-Ca^<2+>シグナルネットワーク (2010)
  • 著者名/発表者名: 朽津和幸
  • 学会等名: 2010年度細胞周期合同セミナー
  • 発表場所: 静岡県伊東市
  • 年月日: 2010-10-01
• [学会発表] 植物サプリ～植物の耐病性・環境ストレス耐性を制御する薬剤の探索～ (2010)
  • 著者名/発表者名: 朽津和幸
  • 学会等名: 研究会「化学物質による植物の環境耐性・耐病性の制御」
  • 発表場所: 東京大学農学生命科学研究科
  • 年月日: 2010-08-25
• [学会発表] 植物の生体情報ネットワーク (2010)
  • 著者名/発表者名: 朽津和幸
  • 学会等名: QBICサマースクール
  • 発表場所: 諏訪東京理科大学(招待講演)
  • 年月日: 2010-08-21
• [学会発表] 植物の生体防御と活性酸素-Ca^<2+>シグナルネットワーク (2010)
  • 著者名/発表者名: 朽津和幸、来須孝光、賀屋秀隆
  • 学会等名: 第21回日本生体防御学会シンポジウム
  • 発表場所: 仙台市戦災復興記念館(招待講演)
  • 年月日: 2010-07-24
• [学会発表] 植物の活性酸素-Ca^<2+>情報伝達ネットワークと自然免疫・形態形成の制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 朽津和圭
  • 学会等名: 第25回東北大学生命科学青葉山セミナー
  • 発表場所: 東北大学理学部(招待講演)
  • 年月日: 2010-07-23
• [学会発表] Ca^<2+>-ROS signaling network regulating innate immunity, programmed cell death and development in plants. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kuchitsu, K.
  • 学会等名: International Symposium of Innovative Research Center for Agricultural Sciences "Multiple Functions of Plant Membrane Protein"
  • 発表場所: 東北大学農学部
  • 年月日: 2010-07-22
• [学会発表] 植物のCa^<2+>-活性酸素情報伝達ネットワークと自然免疫・形態形成の制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 朽津和幸
  • 学会等名: 第67回Plant Science Seminar
  • 発表場所: 北海道大学理学部(招待講演)
  • 年月日: 2010-07-09
• [学会発表] 植物のストレス応答と活性酸素-Ca^<2+>シグナルネットワーク (2010)
  • 著者名/発表者名: 朽津和幸、来須孝光、賀屋秀隆
  • 学会等名: 国際シンポジウム『微細藻類のバイオテクノロジー～食料・環境・エネルギー』
  • 発表場所: 東京大学弥生講堂
  • 年月日: 2010-05-31
• [学会発表] 膜動態を介した植物免疫の新規制御機構の解析～タバコBY-2培養細胞の感染防御応答におけるオートファジー動態～ (2010)
  • 著者名/発表者名: 来須孝光、花俣繁、河村康希、齊藤克典、朽津和幸
  • 学会等名: 国際シンポジウム『微細藻類のバイオテクノロジー～食料・環境・エネルギー』
  • 発表場所: 東京大学弥生講堂
  • 年月日: 2010-05-31
• [学会発表] Enhanced resistance against both pathogens and insects by overexpression of a tobacco MAP kinase, WIPK. (2010)
  • 著者名/発表者名: Amano, Y., Seo, S., Kawazu, K., Sato, Y., Sugeno, W., Mochizuki, A., Kuchitsu, K., Ohashi, Y., Mitsuhara, I.
  • 学会等名: 国際シンポジウム『微細藻類のバイオテクノロジー～食料・環境・エネルギー』
  • 発表場所: 東京大学弥生講堂
  • 年月日: 2010-05-31
• [学会発表] 植物の活性酸素シグナル～はじめに (2010)
  • 著者名/発表者名: 朽津和幸
  • 学会等名: 第51回日本植物生理学会
  • 発表場所: 熊本大学黒髪北キャンパス
  • 年月日: 2010-03-20
• [学会発表] 植物のCa^<2+>-活性酸素情報伝達ネットワーク (2010)
  • 著者名/発表者名: 朽津和幸, 他
  • 学会等名: 第51回日本植物生理学会
  • 発表場所: 熊本大学黒髪北キャンパス
  • 年月日: 2010-03-20
• [学会発表] 活性酸素種生成酵素Atrbohの活性制御機構の解析:異種共発現系の構築とAtRac/ROPの関与の検証 (2010)
  • 著者名/発表者名: 先崎栄里子, 他
  • 学会等名: 第51回日本植物生理学会
  • 発表場所: 熊本大学黒髪北キャンパス
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] シロイヌナズナ活性酸素種生成酵素AtrbohD,AtrbohF活性制御候補因子の単離 (2010)
  • 著者名/発表者名: 河原崎朋子, 他
  • 学会等名: 第51回日本植物生理学会
  • 発表場所: 熊本大学黒髪北キャンパス
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] 植物の活性酸素種-Ca^<2+>情報伝達ネットワークと自然免疫の制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 朽津和幸
  • 学会等名: 日本農芸化学会中四国支部 第3回農芸化学の未来開拓セミナー
  • 発表場所: 岡山大学 津島キャンパス(招待講演)
• [学会発表] タバコBY-2細胞の感染防御応答に伴うオートファジーの動態とその生理的意義 (2010)
  • 著者名/発表者名: 花俣繁, 来須孝光, 河村康希, 朽津和幸
  • 学会等名: 第62回日本細胞生物学会大会
  • 発表場所: 大阪国際会議場
• [学会発表] REGULATION OF MICROBE-ASSOCIATED MOLECULAR PATTERN-INDUCED DEFENSE RESPONSES BY CALCINEURINB-LIKE PROTEIN-INTERACTING PROTEIN KINASES. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kurusu, T., Hamada, J., Nokajima, H., Kitagawa, Y., Kiyoduka, M., Takahashi, A., Hanamata, S., Okada, K., Hirochika, H., Yamane, H., Kuchitsu, K.
  • 学会等名: 21st International Conference on Arabidopsis Research
  • 発表場所: パシフィコ横浜
• [学会発表] INTERRELATIONSHIP BETWEEN MAMP-INDUCED DEFENSE RESPONSES AND CELL CYCLE PROGRESSION USING SYNCHRONOUS-CULTURED ARABIDOPSIS CELLS. (2010)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, S., Ohno, R., Maeda, Y., Kimura, S., Abe, Y., Umeda, M., Kuchitsu, K.
  • 学会等名: 21st International Conference on Arabidopsis Research
  • 発表場所: パシフィコ横浜
• [学会発表] SCREENING FOR NOVEL REGULATORS OF ATRBOHD AND ATRBOHF, NADAPH OXIDASES INVOLVED IN PRODUCTION OF REACTIVE OXYGEN SPECIES. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kawarazaki, T., Michikawa, M., Imai, A., Niibori, H., Kaya, H., Kuchitsu, K.
  • 学会等名: 21st International Conference on Arabidopsis Research
  • 発表場所: パシフィコ横浜
• [学会発表] REGULATION OF ROS-PRODUCING ACTIVITY OF AN ARABIDOPSIS NADPH OXIDASE, ATRBOHF, BY BINDING OF CA^<2+> AND PHOSPHORYLATION. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kimura, S., Okai, M., Kaya, H., Tanokura, M., Kuchitsu, K.
  • 学会等名: 21st International Conference on Arabidopsis Research
  • 発表場所: パシフィコ横浜
• [学会発表] 感染認識の初期反応とカルシウム-活性酸素シグナル (2010)
  • 著者名/発表者名: 朽津和幸、来須孝光、濱田晴康, 賀屋秀隆
  • 学会等名: 日本植物学会第74回大会シンポジウム「ストレス耐性とイオンチャネル」
  • 発表場所: 中部大学(招待講演)
• [学会発表] 花粉特異的に発現するシロイヌナズナの活性酸素種生成酵素AtrbohH,AtrbohJの機能解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 賀屋秀隆、中島諒、先崎栄里子、朽津和幸
  • 学会等名: 日本植物学会第74回大会
  • 発表場所: 中部大学
• [学会発表] イネ培養細胞の感染防御応答・ファイトアレキシン生合成の制御におけるCa^<2+>チャネル候補因子OsTPC1の役割 (2010)
  • 著者名/発表者名: 濱田晴康、清塚正弘、来須孝光、能鹿島央司、小谷野智子、岡田憲典、古賀仁一郎、山根久和、朽津和幸
  • 学会等名: 日本植物学会第74回大会
  • 発表場所: 中部大学
• [学会発表] イネ培養細胞の自然免疫応答におけるCa^<2+>制御型プロテインキナーゼOsCIPK14/15の機能解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 来須孝光、山本崇史、北川陽一郎、岡田憲典、古賀仁一郎、山根久和、朽津和幸
  • 学会等名: 日本植物学会第74回大会
  • 発表場所: 中部大学
• [学会発表] 活性酸素種生成酵素AtrbohD,AtrbohFの活性化制御候補因子の単離と機能解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 新堀仁美、今井亜耶、路川真貴、河原崎朋子、賀屋秀隆、朽津和幸
  • 学会等名: 日本植物学会第74回大会
  • 発表場所: 中部大学
• [学会発表] HEK293T細胞を用いた異種共発現系によるシロイヌナズナNADPH oxidaseの活性調節機構の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 今井亜耶、新堀仁美、路川真貴、河原崎朋子、賀屋秀隆、朽津和幸
  • 学会等名: 日本植物学会第74回大会
  • 発表場所: 中部大学
• [学会発表] 植物の生き方と情報ネットワーク (2010)
  • 著者名/発表者名: 朽津和幸
  • 学会等名: 京都大学基礎物理学研究所研究会「量子科学における双対性とスケール」
  • 発表場所: 京都大学 基礎物理学研究所 湯川記念館(招待講演)
• [学会発表] Phospho-proteomic approach to the identification of molecular targets regulationg elicitor-induced calcium mobilization. (2010)
  • 著者名/発表者名: Hamada, H., Katsura, N., Kurusu, T., Kuchitsu, K.
  • 学会等名: 第2回国際シンポジウム:農学プロテオーム研究の最前線
  • 発表場所: つくば農林ホール
• [学会発表] シロイヌナズナ活性酸素種生成酵素AtrbohD,AtrbohFの新奇活性制御候補因子の単離と機能解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 路川真貴、河原崎朋子、新堀仁美、今井亜耶、賀屋秀隆、朽津和幸
  • 学会等名: BMB2010(第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会 合同大会)
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド(招待講演)
• [学会発表] イネ培養細胞の感染防御応答におけるCa^<2+>動員とCa^<2+>を介した情報伝達に関与する因子の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 来須孝光、濱田晴康、賀屋秀隆、朽津和幸
  • 学会等名: BMB2010(第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会 合同大会)
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
• [学会発表] シロイヌナズナ活性酸素種生成酵素AtrbohA-Jの網羅的比較解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 河原崎朋子、今井亜耶、森恭一郎、賀屋秀隆、朽津和幸
  • 学会等名: BMB2010(第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会 合同大会)
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
• [学会発表] ROS生成酵素の網羅的解析に基づく植物の活性酸素シグナルネットワークの解明 (2009)
  • 著者名/発表者名: 朽津和幸, 他
  • 学会等名: 「活性酸素のシグナル伝達機能」会議
  • 発表場所: つくば国際会議場(茨城:つくば市)
  • 年月日: 2009-10-03
• [学会発表] 活性酸素種の積極的生成の制御とCa^<2+>-ROSシグナルネットワーク (2009)
  • 著者名/発表者名: 朽津和幸, 他
  • 学会等名: 「植物膜輸送」2009ワークショップ
  • 発表場所: ラフォーレ修善寺(静岡:伊豆市)
  • 年月日: 2009-10-02
• [学会発表] シロイヌナズナ活性酸素種生成酵素Atrbohの活性制御候補因子の単離と機能解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 路川真貴, 他
  • 学会等名: 日本植物学会第73回大会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2009-09-19
• [学会発表] カルシウムイオンの結合を介した植物の活性酸素生成酵素NADPH oxidaseの活性調節機構の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 朽津和幸, 他
  • 学会等名: 第18回日本バイオイメージング学会
  • 発表場所: 就実大学(岡山)
  • 年月日: 2009-09-04
• [学会発表] 植物の活性酸素種-Ca^<2+>シグナルネットワーク (2009)
  • 著者名/発表者名: 朽津和幸, 他
  • 学会等名: 第9回日本光合成研究会シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学駒場キャンパス
  • 年月日: 2009-05-30
• [図書] 植物のシグナル伝達-分子と応答 (2011)
  • 著者名/発表者名: 濱田晴康、来須孝光、朽津和幸
  • 総ページ数: 238
  • 出版者: 共立出版
• [備考]
  • URL: http://www.tus.ac.jp/news/news.php?20100713093644
• [備考] 現在、当該研究成果を紹介するページを準備中
• [産業財産権] METHOD OF SCREENING FOR PLANT DEFENSE ACTIVATORS, PLANT DEFENSE ACTIVATORS, AND METHOD OF ENHANCING IMMUNE RESPONSE. (2010)
  • 発明者名: Kuchitsu, K., Kurusu, T.
  • 権利者名: Kuchitsu, K., Kurusu, T.
  • 出願年月日: 2010-08-31
  • 外国