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2012 年度 実施状況報告書

植物の高次機能を制御する葉緑体型緊縮応答の分子メカニズム

研究課題

研究課題/領域番号 23770038
研究機関東京工業大学

研究代表者

増田 真二  東京工業大学, バイオ研究基盤支援総合センター, 准教授 (30373369)

キーワード栄養応答 / 緊縮応答 / シロイヌナズナ / ppGpp / stringent response / 葉緑体
研究概要

緊縮応答はもともと細菌で発見/研究されてきた環境応答機構であるが、近年真核生物からも見いだされ、生物普遍的な生体システムであることがわかってきた。植物において緊縮応答は葉緑体で行われるイベントと考えられているが、その具体的な生理機能は明らかとなっていない。本研究では、モデル植物シロイヌナズナを用いて葉緑体型緊縮応答の生理的役割を明らかにすることを目標に研究を進めている。
緊縮応答の中核を担う分子はグアノシン4リン酸(ppGpp)である。ppGppは遺伝子発現や代謝酵素等に作用し、様々な生理機能を正または負に制御すると考えられる。シロイヌナズナのゲノムには、4つのppGpp合成/分解酵素(RSH1, RSH2, RSH3, CRSH)が保存されている。現在までに、1)4つのRSHタンパク質は全て葉緑体に少なくとも局在すること、2)RSH2, RSH3, CRSHは大腸菌内でppGpp合成活性を有すること、3)RSH2, RSH3は葉緑体の膜各分に、CRSHは葉緑体の可溶性各分に存在する、ことがわかっている。現在までに、4つのRSHそれぞれの過剰発現やノックアウト/ノックダウン体の作成を進め、いくつかの表現型が観察されている。しかしながら、見られる表現型がppGppの細胞内存在量の上昇によるものなのか、それとも現象によるものなのかが明らかではない。
しかし植物細胞におけるppGppの存在量はきわめて微量で、その定量が困難であった。そこで本年度は、LC/MS/MSを用いたppGppの高感度定量法の確立をめざした。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

LC/MS/MSを用いたppGpp定量法の確立を進めたが、当該機器が導入されたばかりということもあり、機器自体のセットアップに予想を超える時間を要した。また植物体からのppGppの抽出法の検討にも予想以上に時間を要した。

今後の研究の推進方策

機器のセットアップとカラムの検討がほぼ終了した。セットアップに時間がかかったため、カラムの購入が遅れた。そのため24年度に発生した残額の大部分は、25年度にそのカラムの購入に充て、ppGpp単体の分離を行うことで、定量の高感度化を目指す。また植物体からのppGpp抽出法の検討をさらに進め、最終的に、様々な環境で生育させた植物体内のppGpp量の変動を調べる。

次年度の研究費の使用計画

50万円ほどの研究経費があるが、そのほとんどをLC/MS/MS用のカラム、溶媒、バイアル等の消耗品にあてる。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2013

すべて 学会発表 (3件)

  • [学会発表] シロイヌナズナにおけるRelA/SpoTホモログRSHを介した代謝制御2013

    • 著者名/発表者名
      朴木里奈、前川未来翔、及川彰、斉藤和季、太田啓之、増田真二
    • 学会等名
      第54回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      岡山大学、津島キャンパス(岡山)
    • 年月日
      20130321-20130323
  • [学会発表] LC-ESI-MS/MSを用いたシロイヌナズナにおける緊縮応答因子ppGppの定量2013

    • 著者名/発表者名
      井原雄太、朴木里奈、太田啓之、増田真二
    • 学会等名
      第54回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      岡山大学、津島キャンパス(岡山)
    • 年月日
      20130321-20130323
  • [学会発表] 非光化学消光(NPQ)に関与する遺伝子LAP1の機能解析2013

    • 著者名/発表者名
      佐藤諒一、高市真一、太田啓之、増田真二
    • 学会等名
      第54回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      岡山大学、津島キャンパス(岡山)
    • 年月日
      20130321-20130323

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公開日: 2014-07-24  

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