プロトンポンプと金属イオン輸送系の機能構造、機能共役、細胞ダイナミクスの解明

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23248017
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 前島 正義 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (80181577)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: プロトンポンプ / 金属イオン / 膜輸送 / 亜鉛 / 金属ストレス

研究概要

本課題では、プロトンポンプと亜鉛輸送体に着目し個別輸送体の特性と輸送体間の協調的な調節機能の解明に努めた。とくに、液胞膜亜鉛輸送体MTP1に注目して、MTP1の特徴的アミノ酸30残基の生化学的機能の解明（FEBS J., 2012）、MTPのHis領域の分子構造の生化学的な構造と亜鉛結合性の定量・定性的研究（FEBS Open Bio, 2013）、植物における亜鉛過剰と鉄欠乏症での輸送系タンパク質の変動に関する生化学的関連性の解明（Plant Physiol., 2011）、液胞膜H+-PPaseの第二の機能（PPi加水分解；第一の昨日はプロトン能動輸送）の重要性（Plant Cell, 2011; Plant Signal. Behav., 2012）、H+-PPaseとホスファチジルイノシトールリン酸との相互作用（Plant Cell, 2013）等の成果をまとめ発表した。H+-PPaseの個別アミノ酸の機能上の評価（投稿準備中）、さらに、生化学的機能を維持したGFP付H+-PPaseを自プロモータで発現させることで、生理的条件をすなおに反映したH+-PPaseの可視化に成功し、世界の研究者が望む理想的な液胞膜可視化を達成することができた（論文改訂中）。GFP付H+-PPaseによる可視化によって、金属イオンの種類や濃度が変化するとき、H+-PPaseの細胞内局在の詳細を生きた細胞でのリアルタイム観察が可能となる。この他、H+-PPaseの機能に関して、基質濃度によって、基質加水分解とプロトン能動輸送の共役関係が変化するとの予備知見も得ることができた。

現在までの達成度 (区分)

理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Ca2+-binding protein PCaP2 located on the plasma membrane is involves in root hair development as a possible signal transducer. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kato, M., Aoyama, T., and Maeshima, M.
  • 雑誌名: Plant Journal 巻: 74 ページ: 690-700
  • DOI: 10.1111/tpj.12155
  • 査読あり
• [雑誌論文] Zinc-binding and structural properties of the histidine-rich loop of Arabidopsis thaliana vacuolar membrane zinc transporter MTP1. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, N., Kawachi, M., Fujiwara, T., and Maeshima, M.
  • 雑誌名: FEBS Open Bio 巻: 3 ページ: 218-224
  • DOI: 10.1016/j.fob.2013.04.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] A role of phosphatidylinositol 3,5-bisphosphate in vacuolar structure change in guard cells of closing stomata. (2013)
  • 著者名/発表者名: Bak, G., Lee, E.J., Lee, Y., Kato, M., Segami, S., Heven, S., Maeshima, M., Hwang, J.U., and Lee, Y.
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 25 ページ: 2202-2216
  • DOI: 10.1105/tpc.113.110411
  • 査読あり
• [雑誌論文] Local distribution of membrane proteins on vacuoles isolated from Arabidopsis suspension-cultured cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, K., Ohnishi, M., Fukao, Y., Okazaki, Y., Song, C., Hayashi, F., Fujiwara, M., Nakanishi, Y., Saito, K., Shimmen, T., Suzaki, T., Fukaki, H., Maeshima, M., and Mimura, T.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiology 巻: 54 ページ: 1571-1584
  • DOI: 10.1093/pcp/pct107
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mn tolerance in rice is mediated by MTP8.1, a member of the cation diffusion facilitator family. (2013)
  • 著者名/発表者名: Chen, Z., Fujii, Y., Yamaji, N., Masuda, S., Takemoto, Y., Kamiya, T., Yusuyin, Y., Iwasaki, K., Kato, S., Maeshima, M., Ma, J.F., and Ueno, D.
  • 雑誌名: Journal Experimental Botany 巻: 64 ページ: 4375-4387
  • DOI: 10.1093/jxb/ert243
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced cell expansion in KRP2 overexpressor is mediated through increased V-ATPase activity. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ferjani, A., Ishikawa, K., Asaoka, M., Ishida, M., Horiguchi, G., Maeshima, M. and Tsukaya, H.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiology 巻: 54 ページ: 1989-1998
  • DOI: 10.1093/pcp/pct138
  • 査読あり
• [雑誌論文] Class III compensation, represented by KRP2 overexpression, depends on V-ATPase activity in proliferative cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ferjani, A., Ishikawa, K., Asaoka, M., Ishida, M., Horiguchi, G., Maeshima, M., and Tsukaya, H.
  • 雑誌名: Plant Signaling and Behavior 巻: 8 ページ: e27204
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characteristics of a root hair-less line of Arabidopsis thaliana under physiological stresses. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, N., Kato, M., Tomioka, R., Kurata, R., Fukao, Y., Aoyama, T., and Maeshima,
  • 雑誌名: Journal of Experimental Botany 巻: 65 ページ: 1497-1512
  • DOI: 10.1093/jxb/eru014
  • 査読あり
• [学会発表] Active control mechanism of Arabidopsis thaliana Zn transporter MTP1. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kawachi, M., Tanaka, N., Tomioka, R., Kraemer, U., Maeshima, M.
  • 学会等名: Annual Meeting of the Japan Biochemical Society, Symposium
  • 発表場所: Yokohama
  • 年月日: 20130911-20130913
  • 招待講演
• [学会発表] GFPなどの蛍光タグの多量体化がオルガネラの形態に与える影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 瀬上紹嗣、牧野沙知、三宅愛、浅岡真理子、前島正義
  • 学会等名: 日本生化学会大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 20130911-20130913
• [図書] Progress in Botany, volume 75 (2013)
  • 著者名/発表者名: Ferjani, A., Segami, S., Asaoka, M., and Maeshima, M.
  • 総ページ数: 400 (pp. 145-166)
  • 出版者: Springer-Verlag