膜電位形成・環境適応に関与する植物のK+およびNa+輸送体の解析

2009 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17078005
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 魚住 信之 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40223515)
• キーワード: 膜輸送 / イオンチャネル / カリウム / 浸透圧 / KAT1 / リン酸化

研究概要

シロイヌナズナのKチャネルKAT1のC末領域に存在するリン酸化を受けるアミノ酸が植物から抽出されたリン酸化酵素においてもリン酸化を受けるのかを、シロイヌナズナ由来の抽出液を用いて反応させた。そのアミノ酸残基は32Pラベル実験においてリン酸化されること、質量分析においても相当する残基がリン酸化されることの両方に関して検討した、さらに、置換体を電気生理学的手法で調べたところ、輸送活性を維持する場合としない場合に評価を分けた結果、T306がリン酸化を受けてK輸送に関与することを明らかにした。
Ca依存性リン酸化酵素もKAT1の輸送活性の調節を行うことを明らかにした。CDPKキナーゼはPMAによって活性化されるキナーゼと類似のアミノ酸認識を示すことから、その系を用いて行った。KAT1のNa末領域およびC末領域のリン酸化がKAT1の輸送活性を低下させることを電気生理学定測定によって明らかにした。
植物やそのオルガネラは高浸透圧によって細胞は水分を奪われて細胞体積は小さくなる。その後、K取り込み系が機能して、それに応じて水が輸送されて、細胞体積が戻ることが知られているがその詳細は分かっていない。細胞観察が比較的容易である単細胞ラン藻を用いてKの吸収と高浸透圧調節に関与するK輸送体の同定と役割を解析した。Kup変異株、Kdp変異株その二重株などを作成して、それらの高浸透圧環境における細胞体積回復についてマイクロ体積変化の観察が可能な培養装置を用いて体積変化を追跡した。

研究成果

• [雑誌論文] AtKUP/HAK/KT9, a K^+ transporter from Arabidopsis thaliana, mediates Cs^+ uptake in Escherichia coli. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, et al.
  • 雑誌名: Biosci.Biotech.Biochem. 巻: 74 ページ: 203-205
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modulation of the Arabidopsis KAT1 channel by an activator of protein kinase C in Xenopus laevis oocytes. (2010)
  • 著者名/発表者名: Sato, et al.
  • 雑誌名: FEBS.J. 巻: 277 ページ: 2318-2328
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel potassium channel in photosynthetic cyanobacteria. (2010)
  • 著者名/発表者名: Zanetti, et al.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 5 ページ: e10118,1-10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Roles of tandem-pore K^+ channels in plants-a puzzle still to be solved. (2010)
  • 著者名/発表者名: Voelker, et al.
  • 雑誌名: Plant Biology 巻: 12 ページ: 56-63
  • 査読あり
• [雑誌論文] The KtrA and KtrE subunits are required for Na^+ dependent K^+ uptake by KtrB across the plasma membrane in Synechocystis sp.PCC 6803. (2010)
  • 著者名/発表者名: Zulkifli, et al.
  • 雑誌名: J.Bacteriol. 巻: 192 ページ: 5063-5070
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phytosiderophore efflux transporters are crucial for iron acquisition in graminaceous plants. (2010)
  • 著者名/発表者名: Nozoye, et al.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 巻: 286 ページ: 5446-5454
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification and characterization of the Na^+/H^+ antiporter NhaS3 from the thylakoid membrane of Synechocystis sp.PCC 6803 (2009)
  • 著者名/発表者名: Tsunekawa, et al.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 巻: 284 ページ: 16513-16521
  • 査読あり
• [雑誌論文] Threonine at position 306 of the KAT1 potassium channel is essential for channel activity and is a target site for ABA-activated SnRK2/OST1/SnRK2.6 protein kinase (2009)
  • 著者名/発表者名: Sato, et al.
  • 雑誌名: Biochem.J. 巻: 424 ページ: 439-448
  • 査読あり
• [学会発表] KAT1 is differentially phosphorylated by SnRK2.6 and calcium-dependent kinase, which reduces its transport activity. (2010)
  • 著者名/発表者名: Uozumi N, Sato A, Sato Y, Fukao Y, Fujiwara M, Umezawa T, Shinozaki K, Hibi T, Taniguchi M, Miyake M, Dreyer I, Gambale F, Goto D.
  • 学会等名: XV International Workshop on Plant Membrane Biology
  • 発表場所: Adelaide, Australia
  • 年月日: 2010-09-23