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2020 年度 実績報告書

プロトン駆動力の破綻シグナルと光合成調節におけるその役割の解明

公募研究

研究領域新光合成:光エネルギー変換システムの再最適化
研究課題/領域番号 19H04712
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

泉 正範  国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 上級研究員 (80714956)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
キーワード葉緑体 / 光阻害 / プロトン駆動力 / クロロファジー / オートファジー
研究実績の概要

本研究の目的は、葉緑体内部のチラコイド膜で生じる光阻害が、細胞質のオートファジーマシーナリーを誘導するに至るシグナル伝達系と、その過程におけるプロトン駆動力のふるまいを明らかにすることである。R2年度は以下2項目について下記のような進展があった。
【1】膨張葉緑体のプロトン駆動力測定:クロロフィル蛍光寿命を利用し、プロトン駆動力を形成するチラコイド膜の状態を、顕微鏡観察下で評価する系の構築を進めた。また、プロトン駆動力を解消する阻害剤の効果を検証し、その処理においても、葉緑体の形態異常が起こること、それに伴いクロロファジーが活性化することを見出した。よってプロトン駆動力の変動がクロロファジー誘導過程における一つの重要なシグナルとなることが示された。
【3】包膜を介した浸透圧ポテンシャルと葉緑体膨張の関係評価:包膜を介した浸透圧ポテンシャルが異常になるトランスポーター変異株においては、光阻害時に、チラコイド膜への障害が増えなくともクロロファジー活性が上昇することを見出した。また、可溶性糖の葉緑体内部への過剰蓄積により包膜ポテンシャルが異常となる変異株では、光阻害処理無しで葉緑体の形態異常が起こり、クロロファジーが誘導されることを見出した。よって葉緑体包膜の膜ポテンシャルの異常、あるいはそれに伴う膜の傷が、葉緑体から細胞質に伝わる直接のクロロファジー誘導シグナルであることが強く示された。

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (1件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] 葉緑体オートファジーの研究展開:植物を超えた議論の発展を目指して2021

    • 著者名/発表者名
      中村咲耶、泉正範
    • 雑誌名

      BSJ-review 植物科学最前線

      巻: 12 ページ: 68-77

    • DOI

      10.24480/bsj-review.12a8.00201

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Chloroplast Autophagy and Ubiquitination Combine to Manage Oxidative Damage and Starvation Responses2020

    • 著者名/発表者名
      Kikuchi Yuta、Nakamura Sakuya、Woodson Jesse D.、Ishida Hiroyuki、Ling Qihua、Hidema Jun、Jarvis R. Paul、Hagihara Shinya、Izumi Masanori
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 183 ページ: 1531~1544

    • DOI

      10.1104/pp.20.00237

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Chlorophagy does not require PLANT U-BOX4-mediated ubiquitination2020

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Sakuya、Izumi Masanori
    • 雑誌名

      Plant Signaling & Behavior

      巻: 16 ページ: 1861769~1861769

    • DOI

      10.1080/15592324.2020.1861769

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Autophagy Contributes to the Quality Control of Leaf Mitochondria2020

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Sakuya、Hagihara Shinya、Otomo Kohei、Ishida Hiroyuki、Hidema Jun、Nemoto Tomomi、Izumi Masanori
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology

      巻: 62 ページ: 229~247

    • DOI

      10.1093/pcp/pcaa162

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 葉緑体分解から読み解く普遍的な膜形態制御機構2020

    • 著者名/発表者名
      泉正範、中村咲耶
    • 学会等名
      日本植物学会
    • 招待講演

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公開日: 2021-12-27  

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