植物の膜交通多様化機構の解明

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24370019
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 上田 貴志 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (10311333)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 膜交通 / Rab GTPase / SNARE / 多様化 / 進化

研究概要

R-SNAREであるVAMP727のlongin domainに存在する挿入配列が局在に与える影響についてさらに詳細に調べるため，挿入配列の有無でVAMP727との結合が変化する分子の探索を，共免疫沈降と質量分析解析により行った．その結果，複数の候補分子を単離することに成功した．
植物特異的RAB5であるARA6について，シロイヌナズナとゼニゴケにおける解析を並行して進めた．シロイヌナズナにおいては，エフェクターであるPUF2の機能解析を一層進めるとともに，他のエフェクター候補についても，細胞内局在や他のRABとの相互作用の確認など，基礎的な解析を進めた．ゼニゴケについては，シロイヌナズナから得られた知見を敷衍し，エフェクター候補分子の機能解析を進めた．その結果，エフェクター候補であるMpPUF2はエンドソーム間の繋留において，MpPUF3は葉緑体の構造と機能の維持に関わっていることを示唆する結果を得た．
RAB5とRAB7の関係においても，新たな知見が得られた．RAB7の活性化因子（SAND-CCZ1複合体）の機能解析を行い，この複合体が活性型RAB5に結合することを示すとともに，確かにRAB7の活性化能を持つことを生化学的に示した．さらに，RAB5とRAB7に関連する様々な変異体を用いた解析から，植物においては，動物や酵母とは異なる複数の輸送経路でこれらのRAB GTPaseが機能しており，それぞれの輸送経路が異なるタンパク質の輸送を担っていることを明らかにした．

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

申請時には計画していなかったRAB7を含めた輸送系にまで研究を展開することが出来たことにより，植物における膜交通の多様化と進化を明らかにする上で重要な知見を得ることに成功した．

今後の研究の推進方策

これまでの研究をさらに発展させ，VAMP72が植物の進化の過程でいかに多様化してきたのかを解明する．さらに，ARA6を含むRAB5とRAB7によって制御される植物のエンドサイトーシス経路，及び液胞輸送経路の全貌を明らかにするべく研究を推進する．

次年度の研究費の使用計画

多数の抗体を作製する予定であったが，抗原タンパク質の精製がなかなかうまくいかず，条件検討に手間取った．現在良好な発現条件が見つかりつつある．
前年度からの課題である抗体作成にかなりの額を使用する．質量分析等の委託解析を，次年度においてもまとまった回数行う予定である．さらに，消耗品費の購入や，成果報告のための国内外の旅費に使用する予定である．

研究成果

• [雑誌論文] Rab7 activation by the MON1-CCZ1 complex is essential for PVC-to-vacuole trafficking and plant growth in Arabidopsis (2014)
  • 著者名/発表者名: Cui, Y., Zhao, Q., Gao, C., DingY., Zeng, Y., Ueda, T., Nakano, A., and Jiang, L.
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: in press ページ: 未定
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vesicular trafficking in characean green algae and the possible involvement of a VAMP72-family protein (2014)
  • 著者名/発表者名: Hoepflinger, M., Hametner, C., Ueda, T. and Foissner I.
  • 雑誌名: Plant Signaling & Behavior 巻: in press ページ: 未定
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sex-specific Post-translational Regulation of the Gamete Fusogen GCS1 in the Isogamous Volvocine Alga Gonium pectoral (2014)
  • 著者名/発表者名: Kawai-Toyooka, H., Mori, T., Hamaji, T., Suzuki, M., Olson, BJSC., Uemura, T., Ueda, T., Nakano, A., Toyoda, A., Fujiyama, A. and Nozaki, H.
  • 雑誌名: Eukaryotic Cell 巻: in press ページ: 未定
  • DOI: 10.1128/EC.00330-13
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interactomics of Qa-SNARE in Arabidopsis thaliana (2014)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara, M., Uemura, T., Ebine, K., Nishimori, Y., Ueda, T., Nakano, A., Sato, MH. and Fukao, Y.
  • 雑誌名: Plant Cell Phys. 巻: 55 ページ: 781-789
  • DOI: 10.1093/pcp/pcu038
  • 査読あり
• [雑誌論文] A unique HEAT repeat-containing protein SHOOT GRAVITROPISM 6 is involved in vacuolar membrane dynamics in gravity sensing cells of Arabidopsis inflorescence stem (2014)
  • 著者名/発表者名: Hashiguchi, Y., Yano, D., Nagafusa, K., Kato, T., Saito, C., Uemura, T., Ueda, T., Nakano, A., Tasaka, M. and Morita, MT
  • 雑誌名: Plant Cell Phys. 巻: 55 ページ: 811-822
  • DOI: 10.1093/pcp/pcu020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamic behavior of the trans-Golgi network in root tissues of Arabidopsis revealed by super-resolution live imaging (2014)
  • 著者名/発表者名: Uemura, T., Suda, Y., Ueda, T. and Nakano, A.
  • 雑誌名: Plant Cell Phys. 巻: 55 ページ: 694-703
  • DOI: 10.1093/pcp/pcu010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Membrane Trafficking Pathways and their Roles in Plant-Microbe Interactions (2014)
  • 著者名/発表者名: Inada, N. and Ueda, T.
  • 雑誌名: Plant Cell Phys. 巻: 55 ページ: 672-686
  • DOI: 10.1093/pcp/pcu046
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of Rab GTPase-effector interaction in endosomal trafficking by bimolecular flurescence complementation (2014)
  • 著者名/発表者名: Ito, E. and Ueda, T.
  • 雑誌名: Methods in Molecular Biology 巻: 未定 ページ: in press
• [雑誌論文] 膜交通経路の多様性獲得機構から見た植物のポストゴルジ輸送網 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤本優，上田貴志
  • 雑誌名: 植物科学の最前線（BSJ-Review） 巻: 未定 ページ: in press
• [雑誌論文] Molecular and biochemical analysis of the first ARA6 homolog, a Rab5 GTPase, from green algae (2013)
  • 著者名/発表者名: Hoepflinger, M., Geretschlaeger, A., Hoeftberger, M., Sommer, A., Nishiyama, T., Sakayama, Hammerl, P., H., Tenhaken, R., Ueda, T., Foissner I.
  • 雑誌名: J. Exp. Bot. 巻: 64 ページ: 5553-68
  • DOI: 10.1093/jxb/ert322
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular mechanism of strigolactone perception by DWARF14 (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, H., Xue, Y., Miyakawa, T., Hou, F., Qin, H., Fukui, K., Shi, X., Ito, E., Park, S., Miyauchi, Y., Asano, A., Totsuka, N., Ueda, T., Tanokura, M., and Asami, T.
  • 雑誌名: Nat. Commun. 巻: 4 ページ: 2613
  • DOI: 10.1038/ncomms3613
  • 査読あり
• [雑誌論文] RAB5 activation is required for multiple steps in Arabidopsis thaliana root development (2013)
  • 著者名/発表者名: Inoue, T., Kondo, Y., Naramoto, S., Nakano, A., and Ueda, T.
  • 雑誌名: Plant Cell Phys. 巻: 54 ページ: 1648-1659
  • DOI: 10.1093/pcp/pct109
  • 査読あり
• [雑誌論文] New insights into the role of RABA1 GTPases in salinity stress tolerance (2013)
  • 著者名/発表者名: Asaoka, R., Uemura, T., Nishida, S., Fujiwara, T., Ueda T. and Nakano, A.
  • 雑誌名: Plant Signaling & Behavior 巻: 無し ページ: e25377
  • DOI: 10.4161/psb.25377
  • 査読あり
• [雑誌論文] ARA7(Q69L) expression in transgenic Arabidopsis cells induces the formation of enlarged multivesicular bodies (2013)
  • 著者名/発表者名: Jia, T., Gao, C., Cui, Y., Wang, J., Ding, Y., Cai, Y., Ueda, T., Nakano, A. and Jiang, L.
  • 雑誌名: J. Exp. Bot. 巻: 64 ページ: 2817-29
  • DOI: 10.1093/jxb/ert125
  • 査読あり
• [雑誌論文] A guanine nucleotide exchange factor for Rab5 proteins is essential for intracellular transport of the proglutelin from the Golgi apparatus to the protein storage vacuole in rice endosperm (2013)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, M., Wen, L., Satoh-Cruz, M., Kawagoe, Y., Nagamura, Y., Okita, TW., Washida, H., Sugino, A., Ishino, S., Ishino, Y., Ogawa, M., Sunada, M., Ueda, T., and Kumamaru, T.
  • 雑誌名: Plant Phys. 巻: 25 ページ: 663-674
  • DOI: http:/ / dx. doi. org/ 10. 1104/ pp. 113
  • 査読あり
• [学会発表] Diversification of membrane trafficking pathways ~lessons from plants~ (2013)
  • 著者名/発表者名: Takashi Ueda
  • 学会等名: UK-Japan joint meeting on Plant Cell Biology
  • 発表場所: Cambridge, UK
  • 年月日: 20130716-20130716
  • 招待講演