プロテオームによる環境変動に応答するSUMO化タンパク質の解析

• 研究領域: 大地環境変動に対する植物の生存・成長突破力の分子的統合解析
• 研究課題/領域番号: 25119713
• 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: 熊本大学
• 研究代表者: 石田 喬志 熊本大学, 自然科学研究科, 特任助教 (00462656)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円); 2014年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2013年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
• キーワード: SUMO / プロテオーム / 環境応答 / 植物 / シロイヌナズナ / 環境 / 蛋白質 / シグナル伝達

研究実績の概要

翻訳後修飾機構の一つであるSUMO は個体発生プログラムの制御と環境ストレス応答や病原菌の感染応答に関与し植物の安定的な生長を下支えする。しかし、植物細胞ではSUMO がどのようなタンパク質を修飾し機能制御を行っているかはほとんどわかっていない。本研究ではSUMO による生長制御の全容を明らかとするため、ストレス環境下でSUMO 化されるタンパク質を網羅的に単離同定する。環境変動時の生長制御にSUMOがどのように関与しているかを解明することを目標に研究を行った。
本年度は、前年度作成したタグ付きSUMO発現形質転換体を用いてSUMO化タンパク質の精製法の検討を行った。高度変性条件下におけるHis-IMACと免疫沈降による二段階精製により、バックグラウンドノイズが少ないSUMO化タンパク質群の精製法を確立した。その後、同法を用いてSUMO化タンパク質を濃縮し、LC/MS/MSによるSUMO化タンパク質の同定を行った。植物サンプルとしては、高度にSUMO化が促進される低温ストレスに曝露したものを用いた。結果として、200超のペプチド断片が同定され、一部には変異を導入したSUMO修飾の痕跡を含むものが検出された。この結果より、in vivoにおけるSUMO化標的タンパク質を得られたものと考えている。
さらに、SUMO化の痕跡が検出されたペプチド断片をコードする遺伝子のクローニングを行い、大腸菌を用いたsemi-in vitro SUMO化系によってSUMO化の検証を行った。その結果、少なくとも6種類のタンパク質がSUMO化されうることを確認した。これらのタンパク質は、いずれもSUMO化に関する報告はなく、本研究によってはじめて、SUMO化の可能性を提起したものである。

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Plant peptide hormone signaling. (2015)
  • 著者名/発表者名: Motomitsu A, Sawa S, Ishida T
  • 雑誌名: Essays in Biochemistry 巻: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] A plant U-box protein, PUB4, regulates asymmetric cell division and cell proliferation in the root meristem. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kinoshita, A, Hove, C.A., Tabata, R., Yamada, M., Shimizu, N., Ishida, T., Yamaguchi K., Shigenobu, S., Takebayashi, Y., Iuchi, S., Kobayashi, M., Kurata, T., Wada, T., Seo, M., Hasebe, M., Bilou, I., Fukuda, H., Scheres, B., Heidstra, R., Sawa, S.
  • 雑誌名: Development 巻: 142 号: 3 ページ: 444-453
  • DOI: 10.1242/dev.113167
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Heterotrimeric G proteins control stem cell proliferation through CLAVATA signaling in Arabidopsis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ishida, T., Tabata, R., Yamada, M., Aida, M., Mitsumasu, K., Fujiwara, M., Yamaguchi, K., Shigenobu, S., Higuchi, M., Tsuji, H., Shimamoto, K., Hasebe, M., Fukuda, H., Sawa, S.
  • 雑誌名: EMBO rep. 巻: 15 号: 11 ページ: 1202-1209
  • DOI: 10.15252/embr.201438660
  • 査読あり
• [雑誌論文] Light-dependent green gall formation induced by Meloidogyne incognita. (2014)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama, H., Nakagami, S., Todaka, A., Arita, T., Ishida, T., Sawa, S.
  • 雑誌名: Nematology 巻: 16 号: 8 ページ: 889-893
  • DOI: 10.1163/15685411-00002814
  • 査読あり
• [雑誌論文] Differential Regulation of B2-type CDK Accumulation in Arabidopsis Roots. (2014)
  • 著者名/発表者名: Okushima Y, Shimizu K, Ishida T, Sugimoto K, Umeda M
  • 雑誌名: Plant Cell Reports 巻: in press
  • NAID: 120006537389
  • 査読あり
• [雑誌論文] The ATM-dependent DNA damage response acts as an upstream trigger for compensation in the fas1 mutation during Arabidopsis leaf development (2013)
  • 著者名/発表者名: Hisagana T, Ferjani A, Horiguchi G, Ishikawa N, Fujikura U, Kubo M, Demura T, Fukuda H, Ishida T, Sugimoto K, Tsukaya H
  • 雑誌名: Plant Physiol. 巻: 162(2) 号: 2 ページ: 831-841
  • DOI: 10.1104/pp.113.216796
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Jasmonate controls leaf growth by repressing cell proliferation and the onset of endoreduplication while maintaining a potential stand-by mode (2013)
  • 著者名/発表者名: Noir S, Bomer M, Takahashi N, Ishida T, Tsui TL, Balbi V, Shanahan H, Sugimoto K, Devoto A
  • 雑誌名: Plant Physiol 巻: 161(4) 号: 4 ページ: 1930-1951
  • DOI: 10.1104/pp.113.214908
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] GRASファミリー転写因子によるシロイヌナズナの細胞分裂と核内倍加の制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木俊哉，Breuer Christian，石田喬志，鈴木孝征，東山哲也，杉本慶子，伊藤正樹
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学
  • 年月日: 2015-03-18
• [学会発表] 根こぶ線虫が感染時に誘導する巨大細胞の成熟メカニズム (2015)
  • 著者名/発表者名: 相良知実，Ngan Bui Thi，佐藤博，岩堀英晶，中上知，石田喬志，澤進一郎
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学
  • 年月日: 2015-03-18
• [学会発表] CLE シグナル伝達系を介した線虫と植物の相互作用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 金丸由実，江島千佳，Ngan Bui Thi，山口泰華，中上知，石田喬志，澤進一郎
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学
  • 年月日: 2015-03-18
• [学会発表] Heterotrimeric G proteinsはCLAVATAシグナル伝達経路と協調的に機能し茎頂分裂組織における細胞増殖の制御を行う (2015)
  • 著者名/発表者名: 石田喬志，田畑亮，山田昌史，相田光宏，光増可奈子，樋口雅之，辻寛之，島本功，澤進一郎
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学
  • 年月日: 2015-03-17
• [学会発表] 線虫感染過程におけるCLAVATAシグナル伝達系の関与 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中上知，江島千佳，Ngan Bui Thi，田畑亮，石田喬志，澤進一郎
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学
  • 年月日: 2015-03-17
• [学会発表] Search for the regulators of early sporophyte development in Marchantia polymorpha (2015)
  • 著者名/発表者名: Masaki Niwa，Yuuki Sakai，Asuka Higo，Motomu Endo，Ayako Yamaguchi，Kimitsune Ishizaki, Katsuyuki T. Yamato，Ryuichi Nishihama，Takashi Ishida， Shinichiro Sawa，Takayuki Kohchi，Takashi Araki
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学
  • 年月日: 2015-03-16
• [学会発表] 植物特異的なGRASファミリー転写因子による細胞周期の制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木俊哉, Christian Breuer, 石田喬志, 鈴木孝征, 東山哲也, 杉本慶子, 伊藤正樹
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-11-25
• [学会発表] シロイヌナズナの頂端分裂組織において細胞増殖と細胞分化の転換を担う分子機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石田喬志
  • 学会等名: 日本動物学会九州支部・九州沖縄植物学会・日本生態学会九州地区 三学会合同熊本例会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2014-11-22
  • 招待講演
• [学会発表] ネコブセンチュウの誘引物質の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 澤進一郎, 西山英孝, 黒田凌, 有田哲矢, 中上知, 石田喬志
  • 学会等名: 日本線虫学会第22回大会
  • 発表場所: 文部科学省研究交流センター
  • 年月日: 2014-09-17
• [学会発表] 線虫感染過程におけるCLAVATAシグナル伝達系の関与 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中上知, 江島千佳, Ngan Bui Thi, 田畑亮, 佐藤博, 石田喬志, 澤進一郎
  • 学会等名: 日本植物学会第78回大会
  • 発表場所: 明治大学
  • 年月日: 2014-09-12
• [学会発表] Heterotrimeric G proteinsはCLAVATAシグナル伝達経路と協調的に機能し茎頂分裂組織の制御を行う (2014)
  • 著者名/発表者名: 石田喬志, 田畑亮, 山田昌史, 相田光宏, 光増可奈子, 樋口雅之, 辻寛之, 島本功, 澤進一郎
  • 学会等名: 日本植物学会第78回大会
  • 発表場所: 明治大学
  • 年月日: 2014-09-12
• [学会発表] Involvement of CLE peptide signaling in nematode infection process. (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakagami S, Ejima C, Tabata R, Ishida T, Sawa S
  • 学会等名: 25th International Conference on Arabidopsis Research
  • 発表場所: the University of British Columbia
  • 年月日: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [学会発表] Heterotrimeric G proteins control stem cell proliferation through CLAVATA signaling in Arabidopsis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ishida T, Tabata R, Yamada M, Sawa S
  • 学会等名: 25th International Conference on Arabidopsis Research
  • 発表場所: the University of British Columbia
  • 年月日: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [学会発表] Analysis of CLE peptide signaling in root apical meristem. (2014)
  • 著者名/発表者名: Motomitsu A, Ishida T, Shimizu N, Yamada M, Sawa S
  • 学会等名: 25th International Conference on Arabidopsis Research
  • 発表場所: the University of British Columbia
  • 年月日: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [学会発表] The Anaphase-Promoting Complex/ Cyclosome Regulates Microtubule Structures through the Cell Cycle (2014)
  • 著者名/発表者名: Shinichiro Komaki，Takashi Ishida，Jefri Heyman，Takahiro Hamada，Takashi Hashimoto，Lieven De Veylder，Keiko Sugimoto
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学
• [学会発表] clv2エンハンサー突然変異体の単離と機能解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 元満文音，志水法子，重信秀治，長谷部光泰，山口勝司，山田昌史，石田喬志，澤進一郎
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学
• [学会発表] ペプチドホルモン受容体BAM1によるCLEペプチドシグナル伝達機構の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 志水法子，石田喬志，田畑亮，重信秀治，長谷部光泰，山口勝司，山田昌史，澤進一郎
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学
• [学会発表] Analysis of CLAVATA signaling with the enhancer of peptide insensitive mutants. (2014)
  • 著者名/発表者名: Takashi Ishida, Ryo tabata, Masashi Yamada, Katsushi Yamaguchi, Shuji Shigenobu, Shinichiro Sawa
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学