デュアル輸送機能を示す新型アクアポリンの分子機構と生理機能の解明

本研究では水輸送機能と同時にナトリウム輸送機能も合わせ持つ、すなわち２つの異なる輸送機能をデュアルで示す新型アクアポリンについて、分子生理学および電気生理学的手法によって分子機能を解明することと、免疫組織化学や形質転換体を用いて生理機能を明らかにすることを目指している。本年度は、これまでに私たちが同定したイネのイオン透過性アクアポリン（icAQP）であるOsPIP2;4について水とイオンそれぞれの透過の分子機構を解明するために、人為的にアミノ酸置換をおこなった変異icAQPを作製して、アリカツメガエル卵母細胞に発現させて輸送基質特異性を解析した。ホモロジーモデルで示されたイオン輸送の仮説的経路に沿ったアミノ酸バリンをイソロイシンに置換した変異OsPIP2;4V54Iのイオン輸送活性を二電極電位固定法によって解析した結果、この変異によってNa+およびK+イオン透過が阻害されることが示された。この仮説的経路は水透過孔である単量体（モノマー）の孔とも、また単量体が生体膜上で4量体を形成するときにできる中心孔（セントラル孔）とも違う部分であると考えられた。この変異icAQPで置換したアミノ酸はモノマーの水透過孔とは関係なく、実際に水透過性も変異OsPIP2;4V54Iは野生型OsPIP2;4）とで同じであった。植物体内でのicAQPであるOsPIP2;4の機能を明らかにするために、これまでT-DNA挿入によるOsPIP1;4欠損イネ系統においては塩ストレス下でナトリウムの植物体への蓄積が減少することを示してきた。しかい該当するT-DNA挿入系統は1系統しか得られていなかった。そこで今年度Cripr/Cas9によるOsPIP2;4ノックアウト系統を新たに確立した。この系統のストレス耐性等形質調査は進行中である。

本研究では水輸送機能と同時にナトリウム輸送機能も合わせ持つ、すなわち２つの異なる輸送機能をデュアルで示す新型アクアポリンについて、分子生理学および電気生理学的手法によって分子機能を解明することと、免疫組織化学や形質転換体を用いて生理機能を明らかにすることを目指している。本年度は、これまでに私たちが同定したイネのイオン透過性アクアポリン（icAQP）であるOsPIP2;4について水とイオンそれぞれの透過の分子機構を解明するために、人為的にアミノ酸置換をおこなった変異icAQPを作製して、アリカツメガエル卵母細胞に発現させて輸送基質特異性を解析した。ホモロジーモデルで示されたイオン輸送の仮説的経路に沿ったアミノ酸バリンをイソロイシンに置換した変異OsPIP2;4V54Iのイオン輸送活性を二電極電位固定法によって解析した結果、この変異によってNa+およびK+イオン透過が阻害されることが示された。この仮説的経路は水透過孔である単量体（モノマー）の孔とも、また単量体が生体膜上で4量体を形成するときにできる中心孔（セントラル孔）とも違う部分であると考えられた。この変異icAQPで置換したアミノ酸はモノマーの水透過孔とは関係なく、実際に水透過性も変異OsPIP2;4V54Iは野生型OsPIP2;4）とで同じであった。植物体内でのicAQPであるOsPIP2;4の機能を明らかにするために、これまでT-DNA挿入によるOsPIP1;4欠損イネ系統においては塩ストレス下でナトリウムの植物体への蓄積が減少することを示してきた。しかい該当するT-DNA挿入系統は1系統しか得られていなかった。そこで今年度Cripr/Cas9によるOsPIP2;4ノックアウト系統を新たに確立した。この系統のストレス耐性等形質調査は進行中である。