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2014 年度 実績報告書

環境ストレス耐性を付与するトランスポーターファミリーの網羅的解析

公募研究

研究領域大地環境変動に対する植物の生存・成長突破力の分子的統合解析
研究課題/領域番号 25119714
研究機関岡山大学

研究代表者

宮地 孝明  岡山大学, 自然生命科学研究支援センター, 准教授 (40550314)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワードアスコルビン酸 / ビタミンC / トランスポーター / 光合成 / 葉緑体 / ストレス耐性
研究実績の概要

植物は環境ストレス耐性物質を産生し利用することで多くの環境ストレスに適応し生存している。アスコルビン酸(ビタミンC)は、植物においては光・酸化ストレスに耐性を付与する代謝産物であり、ミトコンドリアで合成され、葉緑体に運ばれ、光合成により生じた活性酸素の除去や、過剰な光エネルギーを熱放散する酵素の補酵素として働く。このためにはアスコルビン酸を葉緑体に輸送するトランスポーターが必要であるが、アスコルビン酸の輸送機構は長らく不明であった。
我々はシロイヌナズナのアスコルビン酸トランスポーター候補タンパク質を大腸菌に大量発現させ、膜画分を界面活性剤にて可溶化し、アフィニティー精製した。これを人工膜小胞に再構成し、アスコルビン酸輸送活性を測定した。その結果、AtPHT4;4タンパク質が膜電位差、塩素イオン依存的に還元型アスコルビン酸を輸送することを見いだした。間接蛍光抗体法より、AtPHT4;4は柵状組織の葉緑体に多く発現し、葉緑体の包膜に局在していることを明らかにした。この遺伝子を欠損したシロイヌナズナを調べると、葉の中の還元型アスコルビン酸含量が低下すること、さらに、光合成により生じた過剰な光エネルギーを熱放散する過程(非光化学消光)が阻害されることを明らかにした。
以上の結果より、AtPHT4;4が長年探し求められていた葉緑体のアスコルビン酸トランスポーターであると結論した。葉緑体のアスコルビン酸輸送を制御することによって、光ストレス下に適応できるストレス耐性能を備えた作物の作出が期待できる。

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 5件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 1件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] AtPHT4;4 is a chloroplast-localized ascorbate transporter in Arabidopsis2015

    • 著者名/発表者名
      Miyaji T., Kuromori T., Takeuchi Y., Yamaji N., Yokosho K., Shimazawa A., Sugimoto E., Omote H., Ma J.F., Shinozaki K., Moriyama Y.
    • 雑誌名

      Nat. Commun.

      巻: 6 ページ: 5928

    • DOI

      10.1038/ncomms6928

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Plasmodium falciparum chloroquine resistance transporter is a H+-coupled polyspecific nutrient and drug exporter2015

    • 著者名/発表者名
      Juge N., Moriyama S., Miyaji T., Kawakami M., Imai H., Fukui T., Nelson N., Omote H., Moriyama Y.
    • 雑誌名

      Proc. Natl Acad. Sci. USA

      巻: 112 ページ: 3356-3361

    • DOI

      10.1-73/pnas.1417102112

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Wide expression of type I Na+/phosphate cotransporter 3 (NPT3/SLC17A2), a membrane potential-driven organic anion transporter2015

    • 著者名/発表者名
      Togawa N., Juge N., Miyaji T., Hiasa M., Omote H., Moriyama Y.
    • 雑誌名

      Am. J. Physiol. Cell Physiol.

      巻: 未定 ページ: 未定

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Essential role of vesicular nucleotide transporter in vesicular storage and release of nucleotides in platelets2014

    • 著者名/発表者名
      Hiasa M., Togawa N., Miyaji T., Omote H., Yamamoto A., Moriyama Y.
    • 雑誌名

      Physiol. Rep.

      巻: 2 ページ: e12034

    • DOI

      10.14814/phy2.12034

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Impairment of vesicular ATP release affects glucose metabolism and increases insulin sensitivity2014

    • 著者名/発表者名
      Sakamoto S., Miyaji T.,, Hiasa M., Ichikawa R., Iwatsuki K., Shibata A., Uneyama H., Takayanagi R., Yamamoto A., Omote H., Nomura M., Moriyama Y.
    • 雑誌名

      Sci. Rep.

      巻: 4 ページ: 6689

    • DOI

      10.1038/srep06689

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Identification of a mammalian vesicular polyamine transporter2014

    • 著者名/発表者名
      Hiasa M., Miyaji T., Haruna Y., Takeuchi T., Harada Y., Moriyama S., Yamamoto A., Omote H., Moriyama Y.
    • 雑誌名

      Sci. Rep.

      巻: 4 ページ: 6836

    • DOI

      10.1038/srep06836

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 葉緑体のアスコルビン酸トランスポーターの同定とその生理的役割2015

    • 著者名/発表者名
      宮地孝明、黒森崇、竹内優、山地直樹、横正健剛、嶋澤厚、杉本絵理子、表弘志、馬建鋒、篠崎一雄、森山芳則
    • 学会等名
      日本薬学会第135年会
    • 発表場所
      神戸学院大学
    • 年月日
      2015-03-25 – 2015-03-28
  • [学会発表] クリーンバイオケミカル手法による植物トランスポーターの研究展開2015

    • 著者名/発表者名
      宮地孝明
    • 学会等名
      第31回資源植物科学シンポジウム、第7回植物ストレス科学研究シンポジウム
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      2015-03-02 – 2015-03-03
    • 招待講演
  • [学会発表] 新規ポリアミントランスポーターの同定とその機能解析2014

    • 著者名/発表者名
      宮地孝明、日浅未来、春名由佳、森山佐和子、表弘志、森山芳則
    • 学会等名
      第87回日本生化学会大会
    • 発表場所
      国立京都国際会館
    • 年月日
      2014-10-15 – 2014-10-18
  • [学会発表] 精製再構成手法によるストレス耐性物質トランスポーターの探索2014

    • 著者名/発表者名
      宮地孝明
    • 学会等名
      日本植物学会第78回大会
    • 発表場所
      明治大学
    • 年月日
      2014-09-12 – 2014-09-14
  • [産業財産権] アスコルビン酸トランスポーター2014

    • 発明者名
      森山芳則、宮地孝明、表弘志、黒森崇、篠崎一雄
    • 権利者名
      森山芳則、宮地孝明、表弘志、黒森崇、篠崎一雄
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      PCT/IB2014/063104
    • 出願年月日
      2014-07-15
    • 外国

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公開日: 2016-06-01  

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