膜交通における選別輸送の分子機構の解明と植物の高次機能への展開

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20001009
• 研究種目: 特別推進研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 中野 明彦 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (90142140)
• 研究分担者: 植村 知博 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教 (90415092) ; 佐藤 健 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 准教授 (00303602) ; 安部 弘 独立行政法人理化学研究所, 応用研究開発室生物照射チーム, 先任技師 (90201897) ; 平田 龍吾 独立行政法人理化学研究所, 吉田化学遺伝学研究室, 先任研究員 (60260197) ; 齊藤 知恵子 東京大学, 大学院理学系研究科（理学部）, 特任准教授 (10321762) ; 黒川 量雄 独立行政法人理化学研究所, ライブセル分子イメージング研究チーム, 専任研究員 (40333504) ; 富永 基樹 独立行政法人理化学研究所, ライブセル分子イメージング研究チーム, 専任研究員 (50419892)
• 連携研究者: 上田 貴志 東京大学, 大学院・理学系研究科, 准教授 (10311333)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2013
• キーワード: 膜交通 / 選別輸送 / ライブイメージング / 出芽酵母 / シロイヌナズナ

研究概要

細胞内膜交通の問題に生化学、遺伝学と最新のライブイメージング技術を駆使して取り組み、小胞に濃縮した積荷タンパク質を安全かつ確実に受け取る仕組みなど、選別輸送の新たな機構を解明することができた。また酵母から高等植物への展開から、進化の過程で植物が獲得した新たな膜交通機構を明らかにし、従来の動物細胞の研究だけからでは十分に理解できなかったゴルジ体層板形成、ポストゴルジ交通などの複雑な事象を整理する手がかりを得た。

研究成果

• [雑誌論文] Contact of cis-Golgi with ER exit sites executes cargo capture and delivery from the ER (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Kurokawa, M. Okamoto, and A. Nakano
  • 雑誌名: Nat. Commun 巻: 5 ページ: 3653
  • DOI: doi:10.1038/ncomms4653
  • 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: T. Uemura, Y. Suda, T. Ueda, and A. Nakano
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 巻: 55 ページ: 694-670
  • DOI: doi:10.1093/pcp/pcu010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Isoform-selective oligomer formation of Saccharomyces cerevisiae p24 family proteins (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Hirata, C. Nihei, and A. Nakano
  • 雑誌名: J. Biol. Chem 巻: 288 ページ: 37057-37070
  • DOI: doi:10.1074/jbc.M113.518340
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rab GAP cascade regulates dynamics of Ypt6 during the Golgi maturation (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Suda, K. Kurokawa, R. Hirata, and A. Nakano
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 巻: 110 ページ: 18976-18981
  • DOI: doi:10.1073/pnas. 1308627110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cytoplasmic streaming velocity as a plant size determinant (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Tominaga, A. Kimura, E. Yokota, T. Hamaguchi, T. Shimmen, K. Yamamoto, A. Nakano, and K. Ito
  • 雑誌名: Dev. Cell 巻: 27 ページ: 45-352
  • DOI: doi:10.1016/j.devcel.2013.10.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Live cell visualization of Golgi membrane dynamics by super-resolution confocal live imaging microscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Kurokawa, M. Ishii, Y. Suda, A. Ichihara, and A. Nakano
  • 雑誌名: Methods Cell Biol 巻: 118 ページ: 235-242
  • DOI: doi:10.1016/B978-0- 12-417164-0.00014-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Distinct RABA members act in multiple steps of subcellular trafficking of the FLAGELLIN SENSING 2 receptor (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Choi, T. Tamaki, K. Ebine, T. Uemura, T. Ueda, and A. Nakano
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 25 ページ: 1174-1187
  • DOI: doi:10.1105/tpc.112.108803
  • 査読あり
• [雑誌論文] Arabidopsis RABA1 GTPases are involved in transport between the trans-Golgi network and the plasma membrane, and are required for salinity stress tolerance (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Asaoka, T. Uemura, J. Ito, M. Fujimoto, E. Ito, T. Ueda, and A. Nakano
  • 雑誌名: Plant J 巻: 73 ページ: 240-249
  • DOI: doi:10.1111/tpj.12023
  • 査読あり
• [雑誌論文] cis-Golgi proteins accumulate near the ER exit sites and act as the scaffold for Golgi regeneration after brefeldin A treatment in tobacco BY-2 cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Ito, T. Uemura, K. Shoda, M. Fujimoto, T. Ueda, and A. Nakano
  • 雑誌名: Mol. Biol. Cell 巻: 23 ページ: 3203-3214
  • DOI: doi:10.1091/mbc. E12-01-0034
  • 査読あり
• [雑誌論文] Insight into structural and regulatory roles of Sec16 in COPII vesicle formation at ER exit sites (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Yorimitsu and K. Sato
  • 雑誌名: Mol. Biol. Cell 巻: 23 ページ: 2930-2942
  • DOI: doi:10.1091/mbc.E12-05-0356
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-curvature domains of the endoplasmic reticulum (ER) are important for the organization of ER exit sites in Saccharomyces cerevisiae (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Okamoto, K. Kurokawa, K. Matsuura-Tokita, C. Saito, R. Hirata, and A. Nakano
  • 雑誌名: J. Cell Sci 巻: 125 ページ: 3412-3420
  • DOI: doi:10.1242/jcs.100065
  • 査読あり
• [雑誌論文] Qa-SNAREs localized to the trans-Golgi network regulate multiple transport pathways and extracellular disease resistance in plants (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Uemura, H. Kim, C. Saito, K. Ebine, T. Ueda, P. Schulze-Lefert, and A. Nakano
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 巻: 109 ページ: 1784-1789
  • DOI: doi: 10.1073/pnas.1115146109
  • 査読あり
• [雑誌論文] The occurrence of bulbs, a complex configuration of the vacuolar membrane, is affected by mutations vacuolar SNARE and phospholipase in Arabidopsis (2011)
  • 著者名/発表者名: C. Saito, T. Uemura, C. Awai, M. Tominaga, K. Ebine, J. Ito, T. Ueda, H. Abe, M. T. Morita, M. Tasaka, and A. Nakano
  • 雑誌名: Plant J 巻: 68 ページ: 64-73
  • DOI: doi:10.1111/j.1365-313X.2011.04665.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] A membrane trafficking pathway regulated by the plant-specific RAB GTPase ARA6 (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Ebine, M. Fujimoto, Y. Okatani, T. Nishiyama, T. Goh, E. Ito, T. Dainobu, A. Nishitani, T. Uemura, M. H. Sato, H. Thordal-Christensen, N. Tsutsumi, A. Nakano, and T. Ueda
  • 雑誌名: Nat. Cell Biol 巻: 13 ページ: 853-859
  • DOI: doi:10.1038/ncb2270
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sed4p stimulates Sarlp GTP hydrolysis and promotes limited coat disassembly (2011)
  • 著者名/発表者名: C. Kodera, T. Yorimitsu, A. Nakano, and K. Sato
  • 雑誌名: Traffic 巻: 12 ページ: 591-599
  • DOI: doi:10.1111/j.1600-0854.2011. 01173.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] ADP-ribosylation factor machinery mediates endocytosis in plant cells (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Naramoto, J. Kleine-Vehn, S. Robert, M. Fujimoto, T. Dainobu, T. Paciorek, T. Ueda, A. Nakano, M. C. E. Van Montagua, H. Fukuda, and J. Friml
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 巻: 107 ページ: 21890-21895
  • DOI: doi:10.1073/pnas.1016260107
  • 査読あり
• [雑誌論文] Arabidopsis dynamin-related proteins DRP2B and DRP1A participate together in clathrin-coated vesicle formation during endocytosis (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Fujimoto, S. Arimura, T. Ueda, H. Takanashi, Y. Hayashi, A. Nakano, and N. Tsutsumi
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 巻: 107 ページ: 6094-6099
  • DOI: doi:10.1073/pnas.0913562107
  • 査読あり
• [雑誌論文] Visualization of cargo concentration by COPII minimal machinery in a planar lipid membrane (2009)
  • 著者名/発表者名: K. V. Tabata, K. Sato, T. Ide, T. Nishizaka, A. Nakano, and H. Noji
  • 雑誌名: EMBO J 巻: 28 ページ: 3279-3289
  • DOI: doi:10.1038/emboj.2009.269
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plant vacuolar trafficking occurs through distinctly regulated pathways
  • 著者名/発表者名: K. Ebine, T. Inoue, J. Ito, E. Ito, T. Uemura, T. Goh, H. Abe, K. Sato, A. Nakano, and T. Ueda
  • 雑誌名: Curr. Biol 巻: (in press)
  • 査読あり
• [学会発表] Plant TGNs : dynamics and physiological functions (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Uemura and A. Nakano
  • 学会等名: Golgi Apparatus Symposium
  • 発表場所: Bad Ischl, Austria
  • 年月日: 2013-09-19
• [学会発表] Live imaging of cargo delivery from the ER to the Golgi apparatus (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Nakano and K. Kurokawa
  • 学会等名: Golgi Apparatus Symposium
  • 発表場所: Bad Ischl, Austria
  • 年月日: 2013-09-17
• [学会発表] Understanding mechanisms of membrane traffic by live imaging (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Nakano
  • 学会等名: International Workshop on Plant Membrane Biology XVI
  • 発表場所: Kurashiki, Japan
  • 年月日: 2013-03-26
• [学会発表] Super-resolution confocal live imaging microscopy (SCLIM) - a cutting-edge approach to understanding mechanisms of membrane traffic (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Nakano
  • 学会等名: 2^<nd> POSTECH International Symposium on Bioimaging
  • 発表場所: Pohang, Korea
  • 年月日: 2012-11-01
• [学会発表] Regulation of membrane trafficking by a variety of GTPases (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Nakano
  • 学会等名: 10^<th> International Congress on Plant Molecular Biology
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 2012-10-24
• [学会発表] Diversification of post-Golgi trafficking pathways among land plants (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Ueda
  • 学会等名: XVIII International Botanical Congress
  • 発表場所: Melbourne, Australia
  • 年月日: 2011-07-23
• [学会発表] High-resolution live imaging of cargo delivery from the ER exit site to the Golgi apparatus (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Nakano, K. Kurokawa and M. Okamoto
  • 学会等名: Gordon Research Conference on Molecular Membrane Biology
  • 発表場所: Andover, NH, USA
  • 年月日: 2011-07-12
• [学会発表] ER structure regulates the organization of COPII assembly sites and thus the biogenesis of the Golgi apparatus (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Nakano
  • 学会等名: Special Symposium "Biochemistry of Membrane Traffic : Secretory and Endocytic Pathways," The American Society for Biochemistry and Molecular Biology
  • 発表場所: Tahoe City, CA, USA
  • 年月日: 2010-10-28
• [学会発表] Mechanistic insights into the membrane trafficking through and around the Golgi apparatus (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Nakano
  • 学会等名: Swiss Yeast Conference
  • 発表場所: Fribourg, Switzerland
  • 年月日: 2010-09-07
• [学会発表] Mechanistic insights into the membrane trafficking through and around the Golgi apparatus (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Nakano
  • 学会等名: Conference on Evolutionary Perspectives on Mechanisms of Cellular Organization
  • 発表場所: Kavli Institute for Theoretical Physics, Univ. of California. Santa Barbara, CA, USA
  • 年月日: 2010-01-20
• [学会発表] Golgi and post-Golgi traffic as revealed by uniquely evolved plant systems (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Nakano
  • 学会等名: Gordon Research Conference on Molecular Membrane Biology
  • 発表場所: Andover, NH, USA
  • 年月日: 2009-07-08
• [図書] The role of Rab GTPases and SNARE proteins in plant endocytosis and post-Golgi trafficking. In Endocytosis in Plants (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Ueda, M. H. Sato, and T. Uemura
  • 総ページ数: 201-216
  • 出版者: Ed. J. Samaj, Springer, Berlin, Germany
• [備考]
  • URL: http://www.biol.s.u-tokyo.ac.jp/users/hasseipl/HP/index.html
• [産業財産権] 成長増強植物及びその作出方法 (2012)
  • 発明者名: 富永基樹、伊藤光二
  • 権利者名: 独立行政法人理化学研究所
  • 産業財産権番号: 特許, 13/344574
  • 出願年月日: 2012-01-05
  • 外国