核、葉緑体、ミトコンドリアへ移行するイネCPD光回復酵素の輸送機構とUVB抵抗性

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21380205
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用分子細胞生物学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 日出間 純 東北大学, 大学院・生命科学研究科, 准教授 (20250855)
• 研究分担者: 宮沢 豊 東北大学, 大学院・生命科学研究科, 助教 (00342858)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: CPD光回復酵素 / オルガネラ移行シグナル / UVB抵抗性 / 植物 / 葉緑体 / ミトコンドリア

研究概要

イネの紫外線UVB抵抗性を決定するCPD光回復酵素は、核、葉緑体、ミトコンドリアに移行して、CPD修復の機能を担う、triple targeting proteinであることを見出した。各オルガネラへの移行のメカニズムを解析した結果、(1)391-401番目のアミノ酸配列(MHGFMRMYWAK)が、ミトコンドリア移行に関与し、(2)487-489番目の3アミノ酸(KKR)は核移行に関与していることを見出した。ミトコンドリア移行シグナル配列は、これまでに見出されていない新規のシグナル配列であり、進化の過程で太陽光に常に曝される環境で生きるようになった高等植物が、ミトコンドリア障害を防ぐために新たなミトコンドリア移行のメカニズムを獲得したのではないかと推察された。

研究成果

• [雑誌論文] Augmentation of CPD photolyase activity in japonica and indica rice increases their UVB resistance but still leaves the difference in their sensitivities (2012)
  • 著者名/発表者名: Teranishi M, Taguchi T, Ono T, Hidema J
  • 雑誌名: Photochem. Photobiol. Sci 巻: 11 ページ: 812-820
  • 査読あり
• [雑誌論文] Eukaryotic Class II CPD photolyase structure reveals a basis for improved UV-tolerance in plants (2012)
  • 著者名/発表者名: Hitomi K, Arvai AS, Yamamoto J, Hitomi C, Teranishi M, Hirouchi T, Yamamoto K, Iwai S, Tainer JA, Hidema J, Getzoff ED
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 287 ページ: 12060-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] CPD photolyase repairs ultraviolet-B-induced CPDs in rice chloroplast and mitochondrial DNA (2011)
  • 著者名/発表者名: Takahashi M, Teranishi M, Ishida H, Kawasaki J, Takeuchi A, Yamaya T, Watanabe M, Makino A, Hidema J
  • 雑誌名: Plant J 巻: 66 ページ: 433-442
  • 査読あり
• [雑誌論文] UV-B induced stress responses in three rice cultivars (2010)
  • 著者名/発表者名: Fedina I. Hidema J. Velitchkova M. Georgieva K. Nedeva D
  • 雑誌名: Biologia Plantarum 巻: 54 ページ: 571-574
  • 査読あり
• [雑誌論文] Visualization of flavonol distribution in the abaxial epidermis o onion scales via detection of its autofluorescence in the absence of chemical processes (2009)
  • 著者名/発表者名: Sudo E. Teranishi M. Hidema J. Taniuchi T
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 巻: 73 ページ: 2107-2109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Betsy and photolyase (2009)
  • 著者名/発表者名: Hidema J
  • 雑誌名: Biol. Sci. Space 巻: 23 ページ: 221-222
  • 査読あり
• [雑誌論文] Light-induced activation of class II cyclobutane pyrimidine dimer photolyase (2009)
  • 著者名/発表者名: Okafuji A., Biskup T., Hitomi K. GetzoffED., Kaiser G., Bacher A., Hidema J., Teranishi M., Yamamoto K., Schleicher E., Weber S
  • 雑誌名: DNA Repair 巻: 9 ページ: 495-505
  • 査読あり
• [学会発表] イネCPD光回復酵素遺伝子の光発現誘導機構に関する研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 廣澤孝奈, 高橋文雄, 寺西美佳, 高野成央, 日出間純
  • 学会等名: 第53回日本植物生理学会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20120316-18
• [学会発表] CPD光回復酵素部分置換系統・遺伝子組換えイネを用いた太陽紫外線影響評価試験 (2012)
  • 著者名/発表者名: 庄司洸平、山岸朋香、寺西美佳、高野成央、日出間純
  • 学会等名: 第53回日本植物生理学会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20120316-18
• [学会発表] イネにおけるクロマチン構造と紫外線誘発DNA損傷に関する研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山田道子、寺西美佳、日出間純
  • 学会等名: 第53回日本植物生理学会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20120316-18
• [学会発表] イネのtriple-targetingCPD光回復酵素のオルガネラ移行シグナル配列に関する解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 高橋さやか高橋正明寺西美佳日出間純
  • 学会等名: 第53回日本植物生理学会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20120316-18
• [学会発表] Hidema Light-Regulated Gene Expression of Rice CPD Photolyase (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Hirosawa, F. Takahashi, M. Teranishi, N. Takano, and J
  • 学会等名: The 1st International Symposium on Plant Environmental Sensing
  • 発表場所: Nara Japan
  • 年月日: 2012-03-21
• [学会発表] 高等植物におけるオルガネラDNA修復とUVB抵抗性-CPD光回復酵素の細胞内局在- (2012)
  • 著者名/発表者名: 日出間純
  • 学会等名: 第14回植物オルガネラワークショップ-植物オルガネラ研究のマイルストーン
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2012-03-15
• [学会発表] UV-induced cyclobutane pyrimidine dimers(CPDs)in all DNA-containing organelles in plant are repaired by CPD photolyase (2011)
  • 著者名/発表者名: Jun Hidema
  • 学会等名: 5th Asia and Oceania Conference for Photobiology
  • 発表場所: Nara. Japan
  • 年月日: 20110801-02
• [学会発表] イネCPD光回復酵素の細胞内局在について (2011)
  • 著者名/発表者名: 高橋正明、寺西美佳、石田宏幸、高橋さやか、日出間純
  • 学会等名: 第52会日本植物生理学会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 20110320-22
• [学会発表] イネCPD光回復酵素のリン酸化酵素に関する解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 古川晴也、寺西美佳、日出間純
  • 学会等名: 第52会日本植物生理学会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 20110320-22
• [学会発表] イネCPD光回復酵素のオルガネラ移行シグナル配列に関する解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高橋さやか、高橋正明、寺西美佳、日出間純
  • 学会等名: 第52会日本植物生理学会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 20110320-22
• [学会発表] CPD photolyase repairs ultraviolet-B-induced CPDs in rice chloroplast and mitochondrial DNA (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Takahashi, S. Takahashi, M. Teranishi, H. and J. Hidema
  • 学会等名: Societas Physiologia Plantarum Scandinavica 2011
  • 発表場所: Stavanger, Norway
  • 年月日: 2011-08-23
• [学会発表] イネCPD光回復酵素の核・ミトコンドリア移行シグナル配列の同定 (2010)
  • 著者名/発表者名: 高橋さやか、高橋正明、寺西美佳、日出間純
  • 学会等名: 日本放射線影響学会第53回大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20101020-22
• [学会発表] CPD光回復酵素は、核、葉緑体、ミトコンドリアへ移行し、CPD修復の機能を担っている (2010)
  • 著者名/発表者名: 高橋正明、寺西美佳、石田宏幸、高橋さやか、日出間純
  • 学会等名: 日本宇宙生物科学会第24回大会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 20100917-18
• [学会発表] イネCPD光回復酵素の核・ミトコンドリア移行シグナル配列に関する解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 高橋さやか、高橋正明、寺西美佳、日出間純
  • 学会等名: 第51回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 熊本
  • 年月日: 20100318-21
• [学会発表] CPD photolyase of rice is phosphorylated (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Teranishi, K. Nakamura, M. Takahashi, J. Hidema
  • 学会等名: Plant DNA Repair and Recombination 2010
  • 発表場所: Asilomar Conference Center, CA, USA
  • 年月日: 20100302-05
• [学会発表] CPD photolyase functions in all DNA-containing organelles in rice (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Takahashi, S. Takahashi, M. Teranishi, H. Ishida, J. Kawasaki, A. Takeuchi and J. Hidema
  • 学会等名: Plant DNA Repair and Recombination 2010
  • 発表場所: Asilomar Conference Center, CA, USA
  • 年月日: 20100302-05
• [学会発表] CPD photolyase repairs ultraviolet-B-induced CPDs in all DNA-containing organelles in plant (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Takahashi, S. Takahashi, M. Teranishi, H. and J. Hidema
  • 学会等名: Memorial Symposium for 25th international Prize for Biology
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 20091202-04
• [図書] からだと光の辞典 (2011)
  • 著者名/発表者名: 日出間純
  • 総ページ数: 432
  • 出版者: 朝倉書店
• [備考]
  • URL: http://www.ige.tohoku.ac.jp/genome/index.htm