1992 年度実績報告書

植物細胞の成長過程における液胞の発達と制御の分子機構

研究課題

研究課題/領域番号	03660072
研究機関	北海道大学
研究代表者	前島正義北海道大学, 低温科学研究所, 助教授 (80181577)
キーワード	細胞成長 / 液胞膜 / プロトンポンプ / ATPase / ピロホスファターゼ
研究概要	植物の成長は、細胞分裂と細胞体積の増大に依存する。本研究では、細胞成長過程での液胞の発達に着目した。細胞の大部分を占める液胞の発達が、細胞成長をも支えているからである。つまり、液胞は無機イオン、糖、有機酸などを高濃度集積して膨圧を高め、細胞増大に駆動力を与えている。液胞の発達機構を解析するには、液胞膜の形成発達を知ることが不可欠であると考え、液胞膜ATPaseとピロホスファターゼを液胞膜の指標として、分子構造を解析すると同時に、植物の生育成長過程での酵素量の変動について解析した。上記2つの酵素は、プロトン(H^+)を液胞内に輸送し液胞を酸性化する酵素である。ATPaseは9種のサブユニット構成であるのに対し、ピロホスファターゼは73kDaのタンパク質1種で構成される単純構造である。この2種酵素について解析したところ次の点が明らかになった。(1)両酵素は、高等植物だけでなく緑藻、シダ類、コケ類を含む緑色植物に広く分布している。(2)液胞膜当りのATPase量は、同一植物の場合、生育段階、組織によらず比較的一定しているが、ピロホスファターゼは成長の盛んな時期により多く存在し、成長が止まり成熟した細胞には少ない。液胞膜プロトンポンプへの負担が減少する成熟細胞では、ピロホスファターゼの供給が低下しているように観察された。(3)さらに、両酵素と共存する疎水性の高い、液胞膜貫通型タンパク質(23kDa)を発見した。このタンパク質は、N末端アミノ酸配列の比較、H+チャネル阻害剤の結合などの性質から、水あるいは低分子物質の輸送体としての機能が推定された。かつ、分裂直後の細胞の液胞膜には存在せず、細胞成長にともなって増加する。液胞膜の安定化にも寄与している可能性が高い。本研究により、細胞成長にともない液胞もサイズ的に発達するが、同時に膜成分も質的量的に変化することが明らかになった。

研究成果

(8件)

すべてその他

すべて文献書誌 (8件)

[文献書誌] Maeshima,M.: "H^+-translocating inorganic pyrophosphatase of plant vacuoles:±Inhibition by Ca^<2+>,stabilization by Mg^<2+> and immunological comparison with other inorganic pyrophosphatases." European Journal of Biochemistry. 196. 11-17 (1991)
[文献書誌] Satoh,M.,Maeshima,M.,Ohsumi,Y.& Yoshida,M.: "Dimeric structure of H^+-translocating pyrophosphatase from pumpkin vacuolar membranes." FEBS Letters. 290. 177-180 (1991)
[文献書誌] Ikeda,M.,Satoh,S.,Maeshima,M.,Mukohata,Y.& Moritani,C.: "A vacuolar ATPase and pyrophosphatase in Acetabularia acetabulum." Biochimica et Biophysica Acta. 1070. 77-82 (1991)
[文献書誌] Nore,B.F.,Sakai-Nore,Y.,Maeshima,M.,Baltscheffsky,M.& Nyren: "Immunological cross-reactivity between proton-pumping inorganic pyrophosphatases of widely phylogenic separated species." Biochemical and Biophysical Research Communications. 181. 962-967 (1991)
[文献書誌] Maeshima,M.: "Characterization of the major integral protein of vacuolar membrane." Plant Physiology. 98. 1248-1254 (1992)
[文献書誌] Matsuura-Endo,C.,Maeshima,M.& Yoshida,S.: "Mechanism of the decline in vacuolar H^+-ATPase activity in mung bean hypocotyls during chilling." Plant Physiology. 100. 718-722 (1992)
[文献書誌] 前島正義,旭正: "岩波講座分子生物科学第12巻「植物の機能」(分担執筆)" 岩波書店, 218 (1991)
[文献書誌] 前島正義,旭正: "現代植物生理学第2巻「代謝」(分担執筆)" 朝倉書店, 217 (1992)

1992 年度 実績報告書

植物細胞の成長過程における液胞の発達と制御の分子機構

研究代表者

前島 正義 北海道大学, 低温科学研究所, 助教授 (80181577)

研究成果

[文献書誌] Maeshima,M.: "H^+-translocating inorganic pyrophosphatase of plant vacuoles:±Inhibition by Ca^<2+>,stabilization by Mg^<2+> and immunological comparison with other inorganic pyrophosphatases." European Journal of Biochemistry. 196. 11-17 (1991)

[文献書誌] Satoh,M.,Maeshima,M.,Ohsumi,Y.& Yoshida,M.: "Dimeric structure of H^+-translocating pyrophosphatase from pumpkin vacuolar membranes." FEBS Letters. 290. 177-180 (1991)

[文献書誌] Ikeda,M.,Satoh,S.,Maeshima,M.,Mukohata,Y.& Moritani,C.: "A vacuolar ATPase and pyrophosphatase in Acetabularia acetabulum." Biochimica et Biophysica Acta. 1070. 77-82 (1991)

[文献書誌] Nore,B.F.,Sakai-Nore,Y.,Maeshima,M.,Baltscheffsky,M.& Nyren: "Immunological cross-reactivity between proton-pumping inorganic pyrophosphatases of widely phylogenic separated species." Biochemical and Biophysical Research Communications. 181. 962-967 (1991)

[文献書誌] Maeshima,M.: "Characterization of the major integral protein of vacuolar membrane." Plant Physiology. 98. 1248-1254 (1992)

[文献書誌] Matsuura-Endo,C.,Maeshima,M.& Yoshida,S.: "Mechanism of the decline in vacuolar H^+-ATPase activity in mung bean hypocotyls during chilling." Plant Physiology. 100. 718-722 (1992)

[文献書誌] 前島 正義,旭 正: "岩波講座分子生物科学第12巻「植物の機能」(分担執筆)" 岩波書店, 218 (1991)

[文献書誌] 前島 正義,旭 正: "現代植物生理学第2巻「代謝」(分担執筆)" 朝倉書店, 217 (1992)

1992 年度実績報告書

前島正義北海道大学, 低温科学研究所, 助教授 (80181577)

[文献書誌] 前島正義,旭正: "岩波講座分子生物科学第12巻「植物の機能」(分担執筆)" 岩波書店, 218 (1991)

[文献書誌] 前島正義,旭正: "現代植物生理学第2巻「代謝」(分担執筆)" 朝倉書店, 217 (1992)