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2015 Fiscal Year Annual Research Report

植物細胞壁多糖合成に関与するゴルジ体局在膜タンパク質複合体の解析

Publicly Offered Research

Project AreaPlant cell wall as information-processing system
Project/Area Number 15H01241
Research InstitutionRitsumeikan University

Principal Investigator

石水 毅  立命館大学, 生命科学部, 准教授 (30314355)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Keywords植物 / 細胞壁 / ペクチン / タンパク質複合体 / 酵素 / 糖転移酵素
Outline of Annual Research Achievements

植物細胞壁多糖の構築は、主にゴルジ体で行われ、ペクチンでは約50、キシランでは約15の糖転移酵素が関与すると推測されている。しかし、これらの酵素がどのように連携して複雑な構造の多糖を構築しているのか、については知見がない。ゴルジ体タンパク質が微量にしか存在せず、これまでにゴルジ体局在の膜タンパク質複合体が同定されたことがないためである。本研究では、まず植物ゴルジ体局在膜タンパク質複合体の解析法を構築する。主にブルーネイティブポリアクリルアミド電気泳動法(BN-PAGE)を適用する。細胞壁多糖合成に関与するゴルジ体局在膜タンパク質複合体の同定を試みる。この解析のために、糖転移酵素を生化学的に同定する方法が必要である。これまでにペクチン成分ホモガラクツロナン主鎖とキシラン主鎖の合成に関与する糖転移酵素の生化学的解析を行っている。本研究ではさらに、ペクチン成分ラムノガラクツロナンI主鎖の生合成に関与する糖転移酵素の生化学的解析を行う。基質調製、活性測定法の構築から行う。
二次細胞壁合成が盛んなVND7発現誘導タバコ培養細胞BY-2のミクロソーム画分をオルガネラ分画した。ゴルジ体タンパク質と小胞体あるいは原形質膜タンパク質を分画する条件を確立した。ゴルジ体をメインに含む画分を中心に、BN-PAGEにより分析した。これまでに、ゴルジ体画分にのみ見られる800kDa、850kDaなどのタンパク質複合体を見いだすことができた。植物ゴルジ体で見出された初めてのタンパク質複合体である。
ペクチン成分ラムノガラクツロナンI主鎖の生合成に関与する糖転移酵素の活性測定に必要な基質を調製し、それらの酵素の活性測定法を構築した。微量化し、シロイヌナズナ種子ムシレージの抽出物で活性測定できるようにもした。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

「研究実績の概要」で述べた実績は、当初計画した2015年度予定を達成したものであり、「おおむね順調に進展している」とした。

Strategy for Future Research Activity

植物細胞のゴルジ体画分に特異的に発現するタンパク質複合体を見いだすことができた。今後は、これらのタンパク質に細胞壁多糖合成活性があるか、生化学的に調査していく。電気泳動ゲル内のタンパク質の酵素活性を測定するための条件至適化が必要である。複合体タンパク質に細胞壁多糖合成活性が検出できた場合は、そのタンパク質組成分析を行う。BN-PAGEで分離したタンパク質複合体をSDS-PAGEにて分析し、既存の方法に従い、構成タンパク質を同定する。
ペクチン成分ラムノガラクツロナンI主鎖の生合成に関与する糖転移酵素の活性測定法を構築し、微量化した。ラムノガラクツロナンIが主に合成される種子ムシレージ生合成時に発現する遺伝子群から候補遺伝子を選抜し、これらの遺伝子がコードするタンパク質を植物培養細胞で発現させる。その酵素活性を検出することで、ペクチン生合成に関わる糖転移酵素を同定する。候補遺伝子変異体植物の酵素活性を野生型のものと比較する実験も進める。

  • Research Products

    (17 results)

All 2016 2015 Other

All Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Presentation] 植物細胞壁ペクチンの生合成に必要なUDP-アピオースの単離法の開発2016

    • Author(s)
      松田諒子、鈴木真未、石水毅
    • Organizer
      日本農芸化学会2016年度大会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2016-03-28
  • [Presentation] 植物ゴルジ体膜局在ペクチン合成酵素複合体の解析2016

    • Author(s)
      高田和拓、加藤大詞、平岡誉登、石水毅
    • Organizer
      日本農芸化学会2016年度大会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2016-03-28
  • [Presentation] 植物細胞壁ペクチンの生合成に関与するガラクトース転移酵素の生化学的解析と超活性化2016

    • Author(s)
      松本直樹、上原洋平、田村峻佑、高田和拓、柳生健太、石水毅
    • Organizer
      日本農芸化学会2016年度大会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2016-03-28
  • [Presentation] 植物N型糖鎖分解に関与するシロイヌナズナ液胞α-マンノシダーゼの同定2016

    • Author(s)
      川原悠太郎、石水毅
    • Organizer
      日本農芸化学会2016年度大会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2016-03-28
  • [Presentation] α1,3/4-フコシダーゼ欠損 Arabidopsis thalianaに存在する遊離糖鎖の構造解析 植物細胞壁ペクチンの生合成に必要なUDP-アピオースの単離法の開発2016

    • Author(s)
      前田恵,髙田駿,石水毅,木村吉伸
    • Organizer
      日本農芸化学会中四国第44回講演会
    • Place of Presentation
      岡山県立大学(岡山県総社市)
    • Year and Date
      2016-01-23
  • [Presentation] 植物細胞壁ペクチン由来ラムノガラクツロナンIの生合成酵素の活性測定法構築2015

    • Author(s)
      田村峻佑、上原洋平、松本直樹、牧祐介、溝口忠、民秋均、石水毅
    • Organizer
      第88回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      神戸ポートアイランド(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2015-12-02
  • [Presentation] 植物細胞壁ペクチンの生合成に関与するガラクトース転移酵素の基質特異性解析2015

    • Author(s)
      松本直樹、上原洋平、田村峻佑、石水毅
    • Organizer
      第88回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      神戸ポートアイランド(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2015-12-01
  • [Presentation] 植物細胞壁多糖ラムノガラクツロナンI生合成に関与するガラクトース転移酵素の活性測定法構築と生化学的解析2015

    • Author(s)
      松本直樹、上原洋平、田村峻佑、石水毅
    • Organizer
      第34回日本糖質学会年会
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都文京区)
    • Year and Date
      2015-08-02
  • [Presentation] 植物細胞にゴルジ体局在膜結合型ポリガラクツロナーゼが存在する2015

    • Author(s)
      井上嘉之、神野淳、大橋貴生、藤山和仁、石水毅
    • Organizer
      第34回日本糖質学会年会
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都文京区)
    • Year and Date
      2015-08-01
  • [Presentation] 植物細胞壁多糖ラムノガラクツロナンI由来のオリゴ糖調製とラムノガラクツロナンI生合成酵素活性測定法構築2015

    • Author(s)
      田村峻佑, 上原洋平, 松本直樹, 牧祐介, 溝口正, 民秋均, 石水毅
    • Organizer
      第34回日本糖質学会年会
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都文京区)
    • Year and Date
      2015-08-01
  • [Presentation] Analysis of protein complexes containing glycosyltransferases in plant cell2015

    • Author(s)
      Kazuhiro Takada, Hirotsugu Kato and Takeshi Ishimizu
    • Organizer
      第11回化学的にプログラムされた合成色素類の超分子ナノ科学
    • Place of Presentation
      立命館大学(滋賀県草津市)
    • Year and Date
      2015-05-30
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 植物細胞壁生合成に必要なUDP-アピオースの調製法の開発2015

    • Author(s)
      松田諒子,鈴木真未, 石水毅
    • Organizer
      第62回日本生化学会近畿支部例会
    • Place of Presentation
      立命館大学(滋賀県草津市)
    • Year and Date
      2015-05-16
  • [Presentation] 植物細胞壁ペクチンの生合成に関与するガラクトース転移酵素の生化学的解析2015

    • Author(s)
      松本直樹,上原洋平,田村峻佑,石水毅
    • Organizer
      第62回日本生化学会近畿支部例会
    • Place of Presentation
      立命館大学(滋賀県草津市)
    • Year and Date
      2015-05-16
  • [Presentation] 植物細胞壁ペクチン由来ラムノガラクツロナンI(RG-I)オリゴ糖の調製とRG-I生合成酵素の活性測定法の構築2015

    • Author(s)
      田村峻佑, 上原洋平, 松本直樹, 溝口正, 民秋均, 石水毅
    • Organizer
      第62回日本生化学会近畿支部例会
    • Place of Presentation
      立命館大学(滋賀県草津市)
    • Year and Date
      2015-05-16
  • [Presentation] エンド-β-マンノシダーゼ研究の展開と糖鎖構造解析支援プログラムの作成2015

    • Author(s)
      長谷純宏、石水毅、長束俊治
    • Organizer
      エンド型グリコシダーゼから糖鎖科学を展望する
    • Place of Presentation
      弘前大学(青森県弘前市)
    • Year and Date
      2015-04-20
    • Invited
  • [Book] 植物細胞壁実験法2016

    • Author(s)
      石井忠、石水毅、梅澤俊明、加藤陽治、岸本崇生、小西照子、松永俊朗 編著
    • Total Pages
      404 (39-42, 299-303, 334-337, 390-395)
    • Publisher
      弘前大学出版会
  • [Remarks] 立命館大学生命科学部生物工学科石水研HP

    • URL

      http://www.ismz.sk.ritsumei.ac.jp/

URL: 

Published: 2017-01-06  

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