シロイヌナズナにおける液胞プロセシング酵素発現細胞の超微形態学的研究

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09640790
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 研究機関: 奈良女子大学
• 研究代表者: 野口 哲子 奈良女子大学, 理学部, 教授 (00135823)
• 研究分担者: 西村 いくこ 岡崎国立共同研究機構, 基礎生物学研究所, 助教授 (00241232)
• キーワード: Arabidopsis / 液胞プロセシング酵素 / TIP

研究概要

シロイヌナズナから単離した3種の液胞プロセシング酵素(VPE)のホモログのブロモーターとβ-glucuronidase(GUS)のキメラ遺伝子を導入したシロイヌナズナ形質変換体を用い、3種のVPE遺伝子の発現組織をGUS染色法によって検出した。更に、VPE遺伝子発現細胞の微細構造を電子顕微鏡レベルで調た。
α-VPEとγ-VPE遺伝子は根と葉で発現した。葉では、α-VPEとγ-VPE遺伝子ともに葉脈との排水組織で発現した。発現期の排水組織で液胞の発達を微細構造的に解析した結果、発達初期と後期でその発達様式が異なることが判った。根では、α-VPEは主根及び側根ともに先端の分裂組織で、γ-VPEは主根全体及び側根の先端部を除いた基部の大部分で発現した。一方、β-VPE遺伝子は細胞壁形成を完了した成熟花粉で特異的に発現したが、未成熟な花粉では発現しなかった。未成熟な花粉内では、内膜系の発達した色素体、電子密度の高いマトリックスを有するミトコンドリアや大型の液胞が観察されたのに対し、β-VPE遺伝子を発現している成熟花粉では、色素体は退化し、ミトコンドリアは膨潤してマトリックスの電子密度が低く、大型の液胞は観察されず、代わりに種々の膜構造と脂質粒子が出現した。この時期の液胞膜の水チャンネルのタイプは、ウェスタン-ブロッティング法によってγ-TIPであることが判った。また、免疫電子顕微鏡法で、膜構造にγ-TIPの存在を確認した。
3種のVPEに対するポリクローナル抗体を作製したが、現段階では抗体価が低いため、更に抗体価の高い抗体の作製を続けている。

研究成果

• [文献書誌] Ueda K,T.Noguchi: "The number and distribution pattern of Golgi bodies in cells of Micrasterias examined by fluorescence microscopy and electron microscopy" Phycological Research. 45. 133-139 (1997)
• [文献書誌] Noguchi T,H.Watanabe,R.Suzuki: "Effects of brefeldin A on the Golgi apparatus,the nuclear envelope,and the endoplasmic reticulum in a green alga,scenedesmus acutus" Protoplasma. (1998)
• [文献書誌] Hiraiwa N,M.Nishimura and I.Hara-Nishimura: "Expression and activation of the vacuolar processing enzyme in Saccharomyces cerensiae." Plant J.12. 819-829 (1997)
• [文献書誌] Hara-Nishimura.I et al.: "Vacuolar processing enzyme in protein storage vacuoles and lytic vacuoles." J.Plant Physiol. (1998)
• [文献書誌] 西村いくこ: "液胞の機能を担う液胞プロセシング酵素(総説)" 蛋白質・核酸・酵素 増刊号「プロテオリシス-蛋白質分解の分子機構とバイオロジー」. 2335-2341 (1997)