植物cAMPシグナル伝達系の分子機構の解明

阐明植物cAMP信号系统的分子机制

• 批准号: 21K06236
• 负责人: 笠原 賢洋
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Ritsumeikan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K06236/
• 关键词: 植物cAMPシグナル伝達機構; cAMP; cAMP合成酵素; cAMP分解酵素; CAPE; cAMPエフェクター; cAMP結合タンパク質; 植物cAMP

細胞内外からの物理的・化学的シグナルは、各々特異的な受容体を刺激し、細胞内シグナル分子であるセカンドメッセンジャーやリン酸化などを介して細胞内で伝達され、最終的に細胞運動や代謝変化など様々な生理反応を引き起こす。cAMPは代表的なセカンドメッセンジャーであり、様々な生物においてシグナル分子としての機能が明らかにされている。本研究は、植物から発見したcAMP合成・分解酵素（CAPE）を起点とする精子べん毛運動調節機構に着目し、ゼニゴケのゲノム情報と遺伝子組換え技術を利用して植物cAMPシグナル伝達の分子機構を明らかにすることを目指すものである。本年度は、ゼニゴケゲノムから見つかった、N末端側とC末端側の二カ所にcAMP結合ドメインを有する新奇タンパク質 (cyclic nucleotide receptor with multi-CNBDs: CRMC) を中心に解析を行った。CRMCは他のコケ植物であるツノゴケやヒメツリガネゴケ、シダ植物であるイヌカタヒバやホウライシダのゲノムに存在したが、種子植物からは見つからなかった。一方、動物など他の生物群からもみつからず、植物特有のcAMP結合タンパク質と予想された。CRMC遺伝子上の二カ所にgRNAを設計してゲノム編集を試みたところ、片方のgRNAのみで編集が起こり、crmc変異株を得ることができた。このcrmc変異株は、栄養成長、生殖成長のいずれの時期にも目立った形態の変化や成長速度に違いはなかった。精子の遊泳を解析したところ、野生株とくらべて遊泳速度に顕著な差はなかったが、遊泳方向の転換頻度がやや高く、精子遊泳において何らかのはたらきをもつことが示唆された。

The physical and chemical processes inside and outside the cell are mediated by the stimulation of specific receptors, intracellular processes, molecular processes, and the initiation of physiological reactions that result in cell movement and metabolic changes. cAMP represents the function of a molecule in an organism. In this study, plant cAMP synthesis and degradation enzyme (CAPE) was used as a starting point for the regulation of sperm hair movement. This year, we have a new type of cyclic nucleotide receptor with multi-CNBDs (CRMC), which is the central analysis of cAMP binding receptors on the N-terminal side and C-terminal side. CRMC is responsible for the production and maintenance of other plant species. A party, animals, other biota, plant specific cAMP combination, quality, etc. CRMC gene on the two sites of gRNA design and development, slice of gRNA development and development, crmc heterosis The crmc is different from the plant, the growth of the plant and the growth of the plant. Sperm swimming analysis, wild plants, swimming speed, swimming direction, frequency, sperm swimming, how to, how to

项目成果

ゼニゴケ精子におけるcAMP合成・分解酵素遺伝子CAPEの機能

cAMP合成/降解酶基因CAPE在苔精精子中的功能

• 发表时间: 2023
• 作者: 山本千愛;高橋文雄;山田和正;吉川伸哉;末次憲之;笠原賢洋
• 通讯作者: 笠原賢洋

精子を作る植物に保存されたcAMP合成・分解酵素CAPEとその役割

产精植物中保守的cAMP合成/降解酶CAPE及其作用

• 发表时间: 2022
• 作者: 二神和敬;都筑正行;渡邊雄一郎;笠原賢洋
• 通讯作者: 笠原賢洋

Characterization of the cAMP phosphodiesterase domain in plant adenylyl cyclase/cAMP phosphodiesterase CAPE from the liverwort Marchantia polymorpha

地钱植物腺苷酸环化酶/cAMP 磷酸二酯酶 CAPE 中 cAMP 磷酸二酯酶结构域的表征

• DOI: 10.1007/s10265-021-01359-4
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of Plant Research
• 影响因子: 2.8
• 作者: Hayashida Yuta;Yamamoto Chiaki;Takahashi Fumio;Shibata Aika;Kasahara Masahiro
• 通讯作者: Kasahara Masahiro