細胞壁の構築と生理機能発現における膜交通の役割と分子機構の解析

2013 年度 実績報告書

• 研究領域: 植物細胞壁の情報処理システム
• 研究課題/領域番号: 24114003
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 上田 貴志 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (10311333)
• 研究期間 (年度): 2012-06-28 – 2017-03-31
• キーワード: エンドサイトーシス / ダイナミン / クラスリン / セルロース合成酵素複合体 / 超解像イメージング

研究概要

シロイヌナズナの一次細胞壁を合成するセルロース合成装置複合体が，どこでいつ集合するのかを明らかにするため，各サブユニット間の共局在解析やFRET解析等のイメージング解析を計画しており，現在そこで用いる様々な可視化ラインの作製を進めている．今年度は，５ライン程度の作出が完了した．また，細胞壁の合成過程におけるエキソサイトーシスのリアルタイム可視化を目指し，FRET probeの開発を進めた．SNAP33に蛍光タンパク質を融合したプローブ候補を多数作製し，Qa-SNAREと共発現させた際のFRET効率を測定した結果，効率よくFRETが起こる候補を得ることに成功した．
セルロース合成酵素複合体の動態の超解像ライブイメージング解析においても進展があった．CESA分子とクラスリン被覆，ダイナミンなどエンドサイトーシスに関わる分子の二重超解像可視化により，合成酵素複合体がダイナミン依存的なエンドサイトーシスにより細胞内へと取り込まれることを証明した．さらに，エンドサイトーシスされたCESAが細胞膜へとリサイクルされる過程で，いくつかのリン脂質が異なるステップで機能していることを明らかにした．
膜交通が細胞壁の形成と機能維持にいかに関わるのかを明らかにするため，膜交通に損傷を持つ変異体の解析も進めた．エンドサイトーシス経路と液胞輸送経路に異常を持つvps9a-2変異体における細胞壁の異常の原因が，ペクチンの異常な配置と蓄積に関連していることを明らかにした．

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

研究計画に沿って順調に研究が進行している．イメージング解析では興味深いデータが蓄積するとともに，新しい可視化ツールの開発も進んでいる．

今後の研究の推進方策

引き続き，バイオイメージングを主な手法として用い，細胞壁と膜交通の関連を解析してゆく．膜交通に損傷を持つ変異体の細胞壁の解析については，進化細胞生物学的な視点を持ち込むべく，ゼニゴケの変異体の解析も並行して行う．

研究成果

• [雑誌論文] Membrane Trafficking Pathways and their Roles in Plant-Microbe Interactions (2014)
  • 著者名/発表者名: Inada, N. and Ueda, T.
  • 雑誌名: Plant Cell Phys. 巻: 55 ページ: 672-686
  • DOI: 10.1093/pcp/pcu046
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rab7 activation by the MON1-CCZ1 complex is essential for PVC-to-vacuole trafficking and plant growth in Arabidopsis (2014)
  • 著者名/発表者名: Cui, Y., Zhao, Q., Gao, C., DingY., Zeng, Y., Ueda, T., Nakano, A., and Jiang, L.
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: in press ページ: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vesicular trafficking in characean green algae and the possible involvement of a VAMP72-family protein (2014)
  • 著者名/発表者名: Hoepflinger, M., Hametner, C., Ueda, T. and Foissner I.
  • 雑誌名: Plant Signaling & Behavior 巻: 未定 ページ: e28466
  • DOI: 10.4161/psb.28466
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sex-specific Post-translational Regulation of the Gamete Fusogen GCS1 in the Isogamous Volvocine Alga Gonium pectoral (2014)
  • 著者名/発表者名: Kawai-Toyooka, H., Mori, T., Hamaji, T., Suzuki, M., Olson, BJSC., Uemura, T., Ueda, T., Nakano, A., Toyoda, A., Fujiyama, A. and Nozaki, H.
  • 雑誌名: Eukaryotic Cell 巻: 未定 ページ: in press
  • DOI: 10.1128/EC.00330-13
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interactomics of Qa-SNARE in Arabidopsis thaliana (2014)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara, M., Uemura, T., Ebine, K., Nishimori, Y., Ueda, T., Nakano, A., Sato, MH. and Fukao, Y.
  • 雑誌名: Plant Cell Phys. 巻: 55 ページ: 781-789
  • DOI: 10.1093/pcp/pcu038
  • 査読あり
• [雑誌論文] A unique HEAT repeat-containing protein SHOOT GRAVITROPISM 6 is involved in vacuolar membrane dynamics in gravity sensing cells of Arabidopsis inflorescence stem (2014)
  • 著者名/発表者名: Hashiguchi, Y., Yano, D., Nagafusa, K., Kato, T., Saito, C., Uemura, T., Ueda, T., Nakano, A., Tasaka, M. and Morita, MT
  • 雑誌名: Plant Cell Phys. 巻: 55 ページ: 811-822
  • DOI: 10.1093/pcp/pcu020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamic behavior of the trans-Golgi network in root tissues of Arabidopsis revealed by super-resolution live imaging (2014)
  • 著者名/発表者名: Uemura, T., Suda, Y., Ueda, T. and Nakano, A.
  • 雑誌名: Plant Cell Phys. 巻: 55 ページ: 694-703
  • DOI: 10.1093/pcp/pcu010
  • 査読あり
• [雑誌論文] 膜交通経路の多様性獲得機構から見た植物のポストゴルジ輸送網 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤本優，上田貴志
  • 雑誌名: 植物科学の最前線（BSJ-Review） 巻: 未定 ページ: in press
• [雑誌論文] Molecular and biochemical analysis of the first ARA6 homolog, a Rab5 GTPase, from green algae (2013)
  • 著者名/発表者名: Hoepflinger, M., Geretschlaeger, A., Hoeftberger, M., Sommer, A., Nishiyama, T., Sakayama, Hammerl, P., H., Tenhaken, R., Ueda, T., Foissner I.
  • 雑誌名: J. Exp. Bot. 巻: 64 ページ: 5553-68
  • DOI: 10.1093/jxb/ert322
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular mechanism of strigolactone perception by DWARF14 (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, H., Xue, Y., Miyakawa, T., Hou, F., Qin, H., Fukui, K., Shi, X., Ito, E., Park, S., Miyauchi, Y., Asano, A., Totsuka, N., Ueda, T., Tanokura, M., and Asami, T.
  • 雑誌名: Nat. Commun. 巻: 4 ページ: 2613
  • DOI: 10.1038/ncomms3613
  • 査読あり
• [雑誌論文] RAB5 activation is required for multiple steps in Arabidopsis thaliana root development (2013)
  • 著者名/発表者名: Inoue, T., Kondo, Y., Naramoto, S., Nakano, A., and Ueda, T.
  • 雑誌名: Plant Cell Phys. 巻: 54 ページ: 1648-1659
  • DOI: 10.1093/pcp/pct109
  • 査読あり
• [雑誌論文] New insights into the role of RABA1 GTPases in salinity stress tolerance (2013)
  • 著者名/発表者名: Asaoka, R., Uemura, T., Nishida, S., Fujiwara, T., Ueda T. and Nakano, A.
  • 雑誌名: Plant Signaling & Behavior 巻: 無し ページ: e25377
  • DOI: 10.4161/psb.25377
  • 査読あり
• [雑誌論文] ARA7(Q69L) expression in transgenic Arabidopsis cells induces the formation of enlarged multivesicular bodies (2013)
  • 著者名/発表者名: Jia, T., Gao, C., Cui, Y., Wang, J., Ding, Y., Cai, Y., Ueda, T., Nakano, A. and Jiang, L.
  • 雑誌名: J. Exp. Bot. 巻: 64 ページ: 2817-29
  • DOI: 10.1093/jxb/ert125
  • 査読あり
• [雑誌論文] A guanine nucleotide exchange factor for Rab5 proteins is essential for intracellular transport of the proglutelin from the Golgi apparatus to the protein storage vacuole in rice endosperm (2013)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, M., Wen, L., Satoh-Cruz, M., Kawagoe, Y., Nagamura, Y., Okita, TW., Washida, H., Sugino, A., Ishino, S., Ishino, Y., Ogawa, M., Sunada, M., Ueda, T., and Kumamaru, T.
  • 雑誌名: Plant Phys. 巻: 162 ページ: 663-674
  • DOI: http:/ / dx. doi. org/ 10. 1104/ pp. 113
  • 査読あり
• [学会発表] Diversification of membrane trafficking pathways ~lessons from plants~ (2013)
  • 著者名/発表者名: Takashi Ueda
  • 学会等名: UK-Japan joint meeting on Plant Cell Biology
  • 発表場所: Cambridge, UK
  • 年月日: 20130716-20130716
  • 招待講演