葉緑体運動を仲介するCHUP1タンパク質の動態制御機構の解析

• 研究領域: 植物の環境感覚：刺激受容から細胞応答まで
• 研究課題/領域番号: 25120721
• 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: 九州大学
• 研究代表者: 和田 正三 九州大学, 理学(系)研究科(研究院), 学術研究員(嘱託) (60011681)
• 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: 16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円); 2014年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円); 2013年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
• キーワード: 葉緑体運動 / 光受容体 / アクチン繊維 / CHUP1 / アクチン重合

研究実績の概要

葉緑体光定位運動は葉緑体光定位運動は、植物の生存と光合成の効率化に必須の生理現象であり、我々は移動に働く新規アクチン繊維（chloroplast actin filaments、以下cp-actinと略す）構造を発見した。cp-actinは葉緑体の外包膜上に存在するCHUP1により重合・維持される。従って、CHUP1が葉緑体の外包膜上をcp-actin重合部位に向かって移動し、定着するCHUP1の動態制御にはCHUP1の膜との結合、膜からの離脱、膜上の移動の３要素で構成される。CHUP1の細胞膜への結合にはN末端側のcoiled-coilドメイン（CHUP1-NC）を介した細胞膜タンパク質との相互作用が必要であり、その細胞膜局在の因子の一つがCHUP1-Interacting Protein1 (CHIP1)である。さらに、KACとの相互作用も必須である。本年度は、CHUP1の細胞膜からの離脱制御機構を解析した。まず、CHUP1-NCが細胞膜に結合するためにはCHUP1-NC のCHIP1とKACとの相互作用が必要であることを明らかにした。また、phot2欠損変異体ではCHUP1-NCとKAC1が解離できないことから、CHUP1の KACとCHIP1からの離脱にはphot2依存のリン酸化が必要であることが分かった。このことから、phot2依存的リン酸化がCHUP1複合体の結合を解除し、その結果CHUP1が細胞膜から離脱し、移動が始まると考えられた。次に、CHIP1のphot2依存的リン酸化部位を同定した。得られたCHIP1リン酸化部位をアラニンもしくはアスパラギン酸に置換したCHIP1遺伝子を作成し、chip1変異体に導入した形質転換体を作成した。現在、T3世代のホモラインが確立し、CHIP1の分布、葉緑体運動、CHUP1とcp-actinの挙動にどのような影響が出るかを詳細に調べている。

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] Clues to the signals for chloroplast photo-relocation from the lifetimes of accumulation and avoidance responses. (2015)
  • 著者名/発表者名: Higa, T. and M. Wada
  • 雑誌名: J. Integrative Plant Biology 巻: 57 号: 1 ページ: 120-126
  • DOI: 10.1111/jipb.12310
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] An N-terminal region of a Myb-like protein is involved in its intracellular localization and activation of a gibberellin-inducible proteinase gene in germinated rice seeds (2015)
  • 著者名/発表者名: Sutoh, K., K. Washio, R. Imai, M. Wada, T. Nakai, and D. Yamauchi
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 巻: 2015 号: 5 ページ: 1-13
  • DOI: 10.1080/09168451.2014.998620
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gene silencing by DNA interference in fern gametophytes. (2015)
  • 著者名/発表者名: Wada, M., and H. Tsuboi
  • 雑誌名: Methods and Protocols, Methods in Molecular Biology 巻: 1287 ページ: 119-128
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-2453-0_8
  • ISBN: 9781493924523, 9781493924530
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] On the origin of a slowly reversible fluorescence decay component in the Arabidopsis npq4 mutant. (2014)
  • 著者名/発表者名: Dall’Osto, L., S. Cazzaniga, M. Wada, and R. Bassi
  • 雑誌名: Phil. Trans. R. Soc. B 巻: 369 ページ: 164020130221-164020130221
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fern Adiantum capillus-veneris phytochrome 1 comprises two native photochemical types similar to seed plant phytochrome A (2014)
  • 著者名/発表者名: Sineshchekov, V., L. Koppel, H. Okamoto, and M. Wada
  • 雑誌名: J. Photochem. Photobiol. B: Biology 巻: 130 ページ: 20-29
  • DOI: 10.1016/j.jphotobiol.2013.10.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Actin-dependent plastid movement is required for motive force generation in directional nuclear movement in plants. (2014)
  • 著者名/発表者名: Higa, T., N. Suetsugu, S.-G. Kong, and M. Wada
  • 雑誌名: Proc. Natl Acad. Sci. USA 巻: 111 号: 11 ページ: 4327-4331
  • DOI: 10.1073/pnas.1317902111
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Phototropin encoded by a single-copy gene, mediates chloroplast photorelocation movements in the liverwort Marchantia polymorpha L (2014)
  • 著者名/発表者名: Komatsu, A., M. Terai, K. Ishizaki, N. Suetsugu, H. Tsuboi, R. Nishihama, K.T. Yamato, M. Wada, and T. Kohchi
  • 雑誌名: Plant Physiol. 巻: 166 ページ: 411-427
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photo-Induced Oligomerization of Arabidopsis Thaliana Phototropin 2 LOV1 (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakasone, Y. Kawaguchi, S-G. Kong, M. Wada, M. Terazima
  • 雑誌名: J.Phys.Chem.B 巻: 118 号: 49 ページ: 14314-14325
  • DOI: 10.1021/jp509448b
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Plant nuclear photorelocation movement. (2014)
  • 著者名/発表者名: Higa, T., N. Suetsugu, and M. Wada
  • 雑誌名: J. Exp. Bot. 巻: 印刷中 号: 11 ページ: 2873-2882
  • DOI: 10.1093/jxb/ert414
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recent advances in understanding the molecular mechanism of chloroplast photorelocation movement. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kong, S.-G., and M. Wada
  • 雑誌名: Biochi. Biophsi. Acta 巻: 1837 号: 4 ページ: 522-530
  • DOI: 10.1016/j.bbabio.2013.12.004
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Chloroplast motility. (2014)
  • 著者名/発表者名: Suetsugu, N. and M. Wada
  • 雑誌名: The Plant Sciences - Cell Biology 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interaction between avoidance of photon absorption, excess energy dissipation and zeaxanthin synthesis against photoxidative stress in Arabidopsis． (2013)
  • 著者名/発表者名: Cazzaniga, S., L. Dall’Osto, S.-G. Kong, M. Wada, and R. Bassi
  • 雑誌名: Plant J. 巻: 76 号: 4 ページ: 568-579
  • DOI: 10.1111/tpj.12314
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chloroplast movement. (2013)
  • 著者名/発表者名: Wada, M.
  • 雑誌名: Plant Science 巻: 210 ページ: 177-182
  • 査読あり
• [学会発表] The biochemical real of CHLOROPLAST UNUSUAL POSITIONING 1 in chloroplast photo relocation movement (2015)
  • 著者名/発表者名: Sam-Geun Kong, Saku Kijima, Atsushi Shimada, Keiko Hirose, Noriyuki Suetsugu, Fumio Takahashi, Daisuke Kohda, Taro Q. P. Uyeda, Masamitsu Wada
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学世田谷キャンパス（東京都）
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] CHLOROPLAST UNUSUAL POSITIONING 1 is a plant-specific class of actin nucleator for chloroplast photorelocation movement (2015)
  • 著者名/発表者名: Sam-Geun Kong, Saku Kijima, Atsushi Shimada, Noriyuki Suetsugu, Keiko Hirose, Fumio Takahashi, Daisuke Kohda, Taro Q. P. Uyeda, and Masamitsu Wada
  • 学会等名: The 2nd International Symposium on Plant Environmental Sensing
  • 発表場所: 産業技術総合研究所 臨海副都心センター（東京都）
  • 年月日: 2015-03-13 – 2015-03-15
• [学会発表] 葉緑体光定位運動の光受容体と運動機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 和田 正三
  • 学会等名: 大阪大学蛋白研究所セミナー「光運動反応・光センサー蛋白質・光遺伝学」
  • 発表場所: 大阪大学蛋白質研究所（大阪府・吹田市）
  • 年月日: 2015-03-10 – 2015-03-11
  • 招待講演
• [学会発表] The reason why we use Marchantia to study chloroplast photo relocation movement (2014)
  • 著者名/発表者名: Masamitsu Wada
  • 学会等名: Marchantia Workshop 2014
  • 発表場所: 神戸大学六甲台キャンパス（兵庫県・神戸市）
  • 年月日: 2014-12-08 – 2014-12-10
  • 招待講演
• [学会発表] Photo perception and motility system in chloroplast movement (2014)
  • 著者名/発表者名: Masamitsu Wada
  • 学会等名: Workshop in photobiology
  • 発表場所: Academia Sinica （台湾・台北市）
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-26
  • 招待講演
• [学会発表] ゼニゴケにおける葉緑体の低温応答運動のフォトトロピン依存性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤井 雄太、小笠原 有香、小松 愛乃、和田 正三、河内 孝之
  • 学会等名: 日本植物学会第78回大会
  • 発表場所: 明治大学生田キャンパス（神奈川県・川崎市）
  • 年月日: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [学会発表] 植物アクチンアイソフォームの精製・機能解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 貴嶋 紗久、孔 三根、和田 正三、上田 太郎
  • 学会等名: 日本植物学会第78回大会
  • 発表場所: 明治大学生田キャンパス（神奈川県・川崎市）
  • 年月日: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [学会発表] Chloroplast movement, what is this? (2014)
  • 著者名/発表者名: Masamitsu Wada
  • 学会等名: 16th International Conference on Photobiology
  • 発表場所: Universidad Nacional de Cordoba (Cordoba, Argentina)
  • 年月日: 2014-09-08 – 2014-09-12
  • 招待講演
• [学会発表] プラスチドの運動に依存した核定位運動 (2014)
  • 著者名/発表者名: 比嘉 毅、末次 憲之、孔 三根、和田 正三
  • 学会等名: 第18回日本光生物学協会年会
  • 発表場所: 大阪市立大学学術情報総合センター（大阪府・大阪市）
  • 年月日: 2014-08-22 – 2014-08-23
• [学会発表] 陸上植物におけるキネシン様タンパク質KACによる葉緑体の細胞内分布制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 末次 憲之、小松 愛乃、和田 正三、河内 孝之
  • 学会等名: 第18回日本光生物学協会年会
  • 発表場所: 大阪市立大学学術情報総合センター（大阪府・大阪市）
  • 年月日: 2014-08-22 – 2014-08-23
• [学会発表] 葉緑体光定位運動の分子メカニズムの解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 末次 憲之、和田 正三
  • 学会等名: 植物科学談話会
  • 発表場所: 大阪市立大学理学部付属植物園研究棟（大阪府・交野市）
  • 年月日: 2014-08-02
• [学会発表] 葉緑体運動のメカニズムと意義ーそれはどうすれば解けるのかー (2014)
  • 著者名/発表者名: 和田 正三
  • 学会等名: 東京理科大学総合研究機構特別講演会
  • 発表場所: 東京理科大学野田キャンパス（千葉県・野田市）
  • 年月日: 2014-07-29
  • 招待講演
• [学会発表] The Mechanism of Chloroplast Photorelocation Movement (2014)
  • 著者名/発表者名: Masamitsu Wada
  • 学会等名: Gordon Reseach Conference Mitochondria & Chloroplasts
  • 発表場所: Renaissance Tuscany Ⅱ Ciocco Resort,(Lucca(Barga)・Italy）
  • 年月日: 2014-07-06 – 2014-07-11
  • 招待講演
• [学会発表] ハイパースペクトル画像分類に基づく新規葉緑体光定位運動突然変異株 の単離。 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松田 修、末次 憲之、内田 誠一、和田 正三、射場 厚
  • 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（富山市）
• [学会発表] Chloroplast accumulation response promotes plant growth (2014)
  • 著者名/発表者名: Eiji Gotoh, Noriyuki Suetsugu, Takeshi Higa, Masamitsu Wada
  • 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（富山市）
• [学会発表] Chloroplast actin filaments control the nuclear photorelocation movement. (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Wada
  • 学会等名: International Symposium on Plant Photomorphogenesis
  • 発表場所: The University of Edinburgh (Edinburgh, UK.)
  • 招待講演
• [学会発表] The fern gametophyte as a model system for chloroplast movement analysis. (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Wada
  • 学会等名: Botanical Conference
  • 発表場所: Riverside Hilton (New Orleans, USA)
  • 招待講演
• [学会発表] プラスチドに依存した核光定位運動及びアクチン繊維束による核運動の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 比嘉 毅、末次 憲之、和田 正三
  • 学会等名: 日本植物学会第77回大会
  • 発表場所: 北海道大学（札幌市北区）
• [学会発表] Chloroplast and nuclear photorelocaiton movement mediated by phototropins.
  • 著者名/発表者名: M. Wada
  • 学会等名: Winslow Briggs’ Symposium
  • 発表場所: Carnegie Institution for Science (Stanford, USA)
  • 招待講演
• [学会発表] 葉緑体と核はどう動くのか？
  • 著者名/発表者名: 和田 正三
  • 学会等名: 山田科学振興財団座談会
  • 発表場所: 東京コンファレンスセンター有明（東京都江東区）
  • 招待講演
• [学会発表] The mechanisms of chloroplast and nuclear movement mediated by blue light receptor phototropins.
  • 著者名/発表者名: M. Wada
  • 学会等名: 日本生物物理学会第５１回大会
  • 発表場所: 国立京都国際会館（京都市左京区）
  • 招待講演
• [学会発表] 葉緑体光定位運動の効果とメカニズム
  • 著者名/発表者名: 和田 正三
  • 学会等名: 「物理・産業界からみた人工光合成」に関する委員会
  • 発表場所: ホテル阪急エキスポパーク（大阪府吹田市）
  • 招待講演
• [備考] 和田研究室ホームページ
  • URL: http://wadalab.biology.kyushu-u.ac.jp