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2012 年度 実績報告書

細胞膜の不均質性の意義:低温環境応答機構への関与を例として

研究課題

研究課題/領域番号 24370018
研究種目

基盤研究(B)

研究機関岩手大学

研究代表者

上村 松生  岩手大学, 農学部, 教授 (00213398)

研究分担者 河村 幸男  岩手大学, 農学部, 准教授 (10400186)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2016-03-31
キーワード細胞膜 / マイクロドメイン / 低温応答 / 脂質組成 / タンパク質組成
研究概要

本研究は、近年注目を浴びつつある植物における「細胞膜の不均質性=細胞膜マイクロドメイン」が環境(特に低温)ストレス応答に果たす役割を理解することを目的としている。平成24年度は、以下の2点について研究成果を得た。
1凍結耐性と細胞膜脂質組成が異なるイネ科作物(ライムギとカラスムギ)を用いて、細胞膜及び細胞膜マイクロドメインのプロテオームとリピドーム解析を実施した。その結果、両種での低温応答プロテオーム構成は類似している部分と大きく異なる部分があることが明らかになり、凍結耐性獲得能力と関連しているタンパク質・脂質グループがあることが明らかになった。
2低温馴化過程で細胞膜マイクロドメイン中に誘導されるエンドサイトーシス関連のダイナミン様タンパク質(DRPlE)発現変異シロイヌナズナ(欠損体と相補発現体)を使い、凍結耐性や細胞膜プロテオームに与えるDRPIEの影響を解析した。その結果、低温馴化後、DRPlE欠損体では凍結耐性が野生型と同程度まで上昇しないこと、また、細胞膜プロテオームにおいても、特異的にDRPIE欠損によって低温誘導性変動が押さえられるものが存在することが明らかになった。また。DRPIE欠損体に野生型DRPIE遺伝子を相補したものでは、低温馴化による凍結耐性上昇が野生型と同程度であることも明らかになった。以上の結果から、DRPIEタンパク質が関わる低温下でのエンドサイトーシス系により細胞膜プロテオーム改変の一部が制御されており、それが機能しない場合に凍結耐性の上昇が十分に起こらないことが考えられた。
また、特異的ステロール除去剤(メチル-β-シクロデキストリン)による細胞膜ステロール脂質を除去、あるいは、含量低下させた場合の細胞の凍結耐性、凍結融解過程に対する影響を調査するための実験系構築を進めた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

「細胞膜の不均質性」と植物における環境ストレス応答機構との関係を理解することを目的とする本研究では、細胞膜が第一義的な役割を果たす凍結耐性形質を取り上げ、凍結傷害発生回避に必要不可欠な細胞膜の機能改変機構に関する細胞膜マイクロドメインの関与を解析している。本年度の研究によって、低温馴化過程におけるマイクロドメインタンパク質及び脂質組成の網羅的特徴化を終了し、さらに、低温応答性マイクロドメイン局在タンパク質の凍結耐性獲得への関与についてダイナミン様タンパク質を例として明らかにできた。以上のことから、当初の計画はおおむね順調に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

今後も当初計画に即して研究を推進する。平成25年度は、平成24年度に実施した研究を完成させて論文として発表する作業を進めるとともに、実験系をほぼ確立したマイクロドメインの主要脂質であるステロール脂質がマイクロドメイン形成や、ステロースに親和性の高いマイクロドメインタンパク質を介して環境応答性に与える影響について研究を進める。

  • 研究成果

    (34件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件) 学会発表 (22件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Plant strategies for survival in changing environment (Editorial)2013

    • 著者名/発表者名
      Matsuo Uemura
    • 雑誌名

      Physiologia Plantarum

      巻: 147 ページ: 1-3

    • DOI

      10.3389/fpls.2013.00027

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Allium fistulosum L. as a novel system to investigate mechanisms of freezing resistance2013

    • 著者名/発表者名
      Karen K. Tanino, Yukio Kawamura, Matsuo Uemura
    • 雑誌名

      Physiologia Plantarum

      巻: 147 ページ: 101-111

    • DOI

      10.1007/s00425-011-1550-5

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Roles of cell walls and intracellular contents in supercooling capability of xylemparenchyma cells of boreal trees2013

    • 著者名/発表者名
      Jun Kasuga, Matsuo Uemura
    • 雑誌名

      Physiologia Plantarum

      巻: 148 ページ: 25-35

    • DOI

      doi:10.1111/j.1399-3054.2012.01678.x.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Detergent-resistant plasma membrane proteome to elucidate microdomain functions in plant cells2013

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Takahashi, Yukio Kawamura, Matsuo Uemura
    • 雑誌名

      Frontier in Plant Science

      巻: 4 ページ: 27(5 pages)

    • DOI

      10.3389/fpls.2013.00027

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sucrose phosphate phosphatase in the green alga Klebsormidium flaccidum(Streptophyta) lacks an extensive C-terminal domain and differs from that of land plants2012

    • 著者名/発表者名
      Manabu Nagao, Matsuo Uemura
    • 雑誌名

      Planta

      巻: 235 ページ: 851-861

    • DOI

      10.1007/s00425-011-1550-5

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Detergent-resistant plasma membrane proteome in oat and rye : similarities and dissimilarities between two monocotyledonous plants2012

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Takahashi, Yukio Kawamura, Matsuo Uemura
    • 雑誌名

      Journal of Proteome Research

      巻: 11 ページ: 1654-1665

    • DOI

      10.1021/pr200849v

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comparison of plasma membrane proteomic changes of Arabidopsis suspension cells(T87 line) after cold and abscisic acid treatment in association with freezing tolerance Development2012

    • 著者名/発表者名
      Bin Li, Yukio Kawamura, Matsuo Uemura
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology

      巻: 53 ページ: 542-554

    • DOI

      10.1093/pcp/pcs010

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cold-stress-induced acclimation in rice is mediated by root-specific aquaporins2012

    • 著者名/発表者名
      Arifa Ahamed, Yukio Kawamura, Matsuo Uemura
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology

      巻: 53 ページ: 1445-1456

    • DOI

      10.1093/pcp/pcs089

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 水から氷へ:凍結傷害発生と回避2012

    • 著者名/発表者名
      河村幸男、上村松生
    • 雑誌名

      低温生物工学会誌

      巻: 58 ページ: 53-57

    • 査読あり
  • [雑誌論文] シロイヌナズナ低温馴化過程における細胞膜ダイナミン関連タンパク質の機能2012

    • 著者名/発表者名
      近藤万里子、河村幸男、上村松生
    • 雑誌名

      低温生物工学会誌

      巻: 58 ページ: 105-110

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 植物細胞における小胞体凍結動態の観察2012

    • 著者名/発表者名
      小林紫苑、河村幸男、上村松生
    • 雑誌名

      低温生物工学会誌

      巻: 58 ページ: 111-115

    • 査読あり
  • [学会発表] Proteomic profiles of Pisum sativum inner and outer chloroplast envelope membranes2013

    • 著者名/発表者名
      Javier Abadia, Matsuo Uemura
    • 学会等名
      International Workshop on Plant Membrane Biology XVI
    • 発表場所
      芸文館(岡山県)
    • 年月日
      20130326-20130331
  • [学会発表] 植物はどの波長の光を利用して低温馴化を行うか2013

    • 著者名/発表者名
      今井裕之、河村幸男、上村松生
    • 学会等名
      第54回日本植物生理学会
    • 発表場所
      岡山大学(岡山県)
    • 年月日
      20130321-20130323
  • [学会発表] シロイヌナズナの低温応答に関与する翻訳制御機構の研究2013

    • 著者名/発表者名
      中南健太郎、上村松生
    • 学会等名
      第54回日本植物生理学会
    • 発表場所
      岡山大学(岡山県)
    • 年月日
      20130321-20130323
  • [学会発表] 春季にセイヨウハコヤナギの枝で起こるタンパク質変動のショットガンプロテオーム解析2013

    • 著者名/発表者名
      春日純、上村松生
    • 学会等名
      第63回日本木材学会
    • 発表場所
      岩手大学(岩手県)
    • 年月日
      20130321-20130323
  • [学会発表] Proteomic profiles of Pisum inner and outer chloroplast envelope membranes2013

    • 著者名/発表者名
      Elain Gutierrez-Carbonell, Matsuo Uemura
    • 学会等名
      5th Congress of the Spanish Proteomics Society
    • 発表場所
      Axa Auditorium Center (Spain)
    • 年月日
      20130205-20130208
  • [学会発表] シロイヌナズナGPIアンカー型タンパク質の網羅的解析および低温馴化過程における変動2013

    • 著者名/発表者名
      高橋大輔、河村幸男、上村松生
    • 学会等名
      第54回日本植物生理学会
    • 発表場所
      岡山大学(岡山県)
    • 年月日
      2013-03-21
  • [学会発表] Proteomic analysis of detergent-resistant plasma membrane in association with development of freezing tolerance in plants2012

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Takahashi, Yukio Kawamura, Matsuo Uemura
    • 学会等名
      International Conference on Membrane Domains
    • 発表場所
      AgroSup Dijon (France)
    • 年月日
      20121127-20121130
  • [学会発表] Comprehensive analysis of glycosylphosphatidylinositol-anchored proteins and lipids of the plasma membrane to understand their functional involvement in plant freezing Tolerance2012

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Takahashi, Yukio Kawamura, Matsuo Uemura
    • 学会等名
      Conference on Lipid-Protein Interactions in Membranes
    • 発表場所
      Centre for Cellular and Molecular Biology (India)
    • 年月日
      20121101-20121105
  • [学会発表] Involvement of plasma membrane microdomains in cold acclimation and freezing tolerance in plants2012

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Takahashi, Yukio Kawamura, Matsuo Uemura
    • 学会等名
      Plant and Microbe Adaptations to Cold 2012
    • 発表場所
      北海道大学学術交流会館(北海道)
    • 年月日
      20120624-20120627
  • [学会発表] Cryodynamics of organelles in living plant cells2012

    • 著者名/発表者名
      Shion Kobayashi, Yukio Kawamura, Matsuo Uemura
    • 学会等名
      Plant and Microbe Adaptations to Cold 2012
    • 発表場所
      北海道大学学術交流会館(北海道)
    • 年月日
      20120624-20120627
  • [学会発表] Semiquantitative plasma membrane proteomics of Brachypodium distachyon in association with cold acclimation2012

    • 著者名/発表者名
      Takato Nakayama, Yukio Kawamura, Matsuo Uemura
    • 学会等名
      Plant and Microbe Adaptations to Cold 2012
    • 発表場所
      北海道大学学術交流会館(北海道)
    • 年月日
      20120624-20120627
  • [学会発表] Proteomic analysis of seasonal cold-deacclimation process in poplar phloem and xylem Tissues2012

    • 著者名/発表者名
      Jun Kasuga, Matsuo Uemura
    • 学会等名
      Plant and Microbe Adaptations to Cold 2012
    • 発表場所
      北海道大学学術交流会館(北海道)(口頭発表選定)
    • 年月日
      20120624-20120627
  • [学会発表] Proteomic approaches for analyzing responsiveness of glycosylphosphatidylinositol anchored proteins to cold acclimation in oat and rye2012

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Takahashi, Yukio Kawamura, Matsuo Uemura
    • 学会等名
      Plant Biology 2012
    • 発表場所
      Austin Convention Center (USA)
    • 年月日
      20120620-20120624
  • [学会発表] Comparable plasma membrane proteomics of Brachypodium distachyon with two cereals (oat and rye) in association with cold acclimation2012

    • 著者名/発表者名
      Takato Nakayama, Yukio Kawamura, Matsuo Uemura
    • 学会等名
      Plant Biology 2012
    • 発表場所
      Austin Convention Center (USA)
    • 年月日
      20120620-20120624
  • [学会発表] シロイヌナズナ低温馴化過程における細胞膜ダイナミン関連タンパク質の機能2012

    • 著者名/発表者名
      近藤万里子、河村幸男、上村松生
    • 学会等名
      東北植物学会第2回大会
    • 発表場所
      弘前大学(青森県)
    • 年月日
      2012-12-16
  • [学会発表] シロイヌナズナ低温馴化および脱馴化過程における細胞膜プロテオーム解析2012

    • 著者名/発表者名
      三木雄史、河村幸男、上村松生
    • 学会等名
      東北植物学会第2回大会
    • 発表場所
      弘前大学(青森県)
    • 年月日
      2012-12-16
  • [学会発表] 樹木冬芽の越冬過程における可溶性タンパク質の組成変化2012

    • 著者名/発表者名
      鈴木伸吾、上村松生
    • 学会等名
      日本木材学会北海道支部平成24年度研究発表会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道)
    • 年月日
      2012-11-13
  • [学会発表] B. distachyon の凍結耐性と細胞膜プロテオーム解析2012

    • 著者名/発表者名
      上村松生、河村幸男
    • 学会等名
      第1回ブラキポディウムワークショップ
    • 発表場所
      横浜市立大学(神奈川県)(招待講演)
    • 年月日
      2012-11-07
  • [学会発表] Changes and differences in plasma membrane proteins associated with plant cold Tolerance2012

    • 著者名/発表者名
      Matsuo Uemura
    • 学会等名
      Plant Sciences Seminar, University of Hyderabad
    • 発表場所
      University of Hyderabad (India)(招待講演)
    • 年月日
      2012-10-30
  • [学会発表] 凍結した植物細胞におけるカルシウムの役割とは?2012

    • 著者名/発表者名
      河村幸男、上村松生
    • 学会等名
      第76回日本植物学会
    • 発表場所
      兵庫県立大学(岡山県)(招待講演)
    • 年月日
      2012-09-17
  • [学会発表] Obtaining direct evidence for freezing avoidance and tolerance mechanisms using a single cell layer Allium fistulosum L2012

    • 著者名/発表者名
      Karen K. Tanino, Yukio Kawamura, Matsuo Uemura
    • 学会等名
      Plant and Microbe Adaptations to Cold 2012
    • 発表場所
      北海道大学学術交流会館(北海道)(招待講演)
    • 年月日
      2012-06-26
  • [学会発表] 低温馴化過程におけるB. distachyon細胞膜タンパク質の組成変動の解析2012

    • 著者名/発表者名
      中山貴人、河村幸男、上村松生
    • 学会等名
      第57回低温生物工学会
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県)
    • 年月日
      2012-06-01
  • [備考]

    • URL

      http://news7al.atm.iwate-u.ac.jp/~crcdbbt/index.htm

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公開日: 2014-07-16  

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