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2021 年度 実績報告書

植物細胞に残る未知の膜交通経路 ~液胞からの逆行輸送機構の解明~

研究課題

研究課題/領域番号 21H02515
研究機関基礎生物学研究所

研究代表者

上田 貴志  基礎生物学研究所, 細胞動態研究部門, 教授 (10311333)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード液胞 / 逆行輸送 / sorting nexin / retromer / バイオイメージング
研究実績の概要

植物の液胞膜からタンパク質を回収する仕組みが存在するのか、存在するとすれば、それはどのような分子機構によっているのかを、液胞膜と後期エンドソームの融合を実行するエンドソームタンパク質であるVAMP727をモデルカーゴとして明らかにするべく研究を進めている。イノシトールリン脂質であるPI3PおよびPI4Pの合成を阻害するwortmannin処理によりVAMP727が液胞膜に蓄積することから、まずどちらの脂質の合成阻害がVAMP727の液胞膜への蓄積に寄与するのかを特異的な阻害剤を用いて調べた。その結果、PI3Pの合成阻害がVAMP727の液胞膜蓄積の原因であることを突き止めた。続いて、光変換タンパク質を用いることで、VAMP727が液胞膜からエンドソームへと回収されることを証明した。これらの結果から、植物細胞に液胞膜からの逆行輸送経路が存在することを証明することが出来た。
この過程に関わる因子を探索するため、GFP-VAMP727を発現する形質転換植物から抗GFP抗体を用いた免疫沈降を行い、共免疫沈降産物を質量分析により同定した。その結果、sorting nexinやretromer、クラスリンアダプター分子などが候補因子として同定された。現在、これらの因子の変異がVAMP727の逆行輸送に与える影響を調査するべく、それぞれの遺伝子の変異体を収集し、蛍光タンパク質を連結したVAMP727の導入を進めている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

初年度において、本研究の大目的の一つである液胞膜からの逆行輸送の存在を証明することが出来た。さらに、VAMP727の相互作用因子の中からその液胞膜からの逆行輸送に関わる候補因子を絞り込み、既に変異体を用いた解析を開始していることから、研究が当初の計画以上に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

引き続き、候補因子の変異体を用いた解析を行うとともに、VAMP727と候補因子の結合を生化学的に解析する。さらに、両者の細胞内での振る舞いをバイオイメージングにより詳細に明らかにする。必要に応じて超解像顕微鏡を用いた観察も実施する。成果を国際誌に発表するとともに、プレスリリースなどを通じて広く公開する。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] 苔類の「油体」から探る植物のオルガネラ進化2022

    • 著者名/発表者名
      金澤建彦,上田貴志
    • 雑誌名

      化学と生物

      巻: 60 ページ: 5-7

  • [学会発表] How plants aquired new organelles -Lessons from Marchantia-2021

    • 著者名/発表者名
      Takashi Ueda
    • 学会等名
      Plant Cell Dynamics 2021
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] How a new vacuolar trafficking pathway emerges -lessons from plants-2021

    • 著者名/発表者名
      上田貴志
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞・オルガネラ動態の周期性表出の分子基盤を探る2021

    • 著者名/発表者名
      上田貴志
    • 学会等名
      日本植物学会第85回大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 植物に学ぶ生存戦略~オルガネラ獲得編~2021

    • 著者名/発表者名
      上田貴志
    • 学会等名
      第7回生体調節研究所内分泌代謝シンポジウム
    • 招待講演

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公開日: 2022-12-28  

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