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

阐明具有双重转运功能的新型水通道蛋白的分子机制和生理功能

• 批准号: 20K06708
• 负责人: 且原 真木
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K06708/
• 关键词: アクアポリン; イオン輸送; 塩ストレス; PIPアクアポリン; 電気生理; イネ; オオムギ; OsPIP; 水輸送; アフリカツメガエル卵母細胞; ナトリウム; カリウム; ナトリウム透過

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。

The present study demonstrates the new type of water transport function, the molecular physiology and electrophysiology methods, the molecular function interpretation, the immunohistochemistry and the physiological function interpretation. This year, we analyzed the molecular mechanism of transmission of oocytes and the mechanism of artificial acid replacement of oocytes. The analysis results of the two-electrode potential fixation method show that the transmission of the two substances is different from that of the other substances. This is the first time that the water has passed through the hole. The hole is formed on the membrane. The hole is formed on the membrane. The difference in water permeability between different types of OsPIP2; 4V54I and wild-type OsPIP2;4) is the same. The function of icAQP in plants is to reduce the accumulation of T-DNA in plants. The T-DNA insertion system was developed. This year Cripr/Cas9 is the first to establish a new system. The investigation of the system's characteristics such as stress tolerance is under way.

项目成果

Australian National University/The University of Adelaide(オーストラリア)

澳大利亚国立大学/阿德莱德大学（澳大利亚）

植物のアクアポリン

植物中的水通道蛋白

• 发表时间: 2021
• 期刊: 脳神経内科
• 作者: 平嶋孝志;神保晴彦;小林康一;和田元;且原真木
• 通讯作者: 且原真木

イネにおけるイオン輸送性アクアポリンの同定と機能解析

水稻离子传输水通道蛋白的鉴定及功能分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 且原真木;Sen Tran;堀江智明
• 通讯作者: 堀江智明

Distinct Functions of the Atypical Terminal Hydrophilic Domain of the HKT Transporter in the Liverwort Marchantia polymorpha.

地钱中 HKT 转运蛋白非典型末端亲水结构域的独特功能。

• DOI: 10.1093/pcp/pcac044
• 发表时间: 2022
• 期刊: Plant Cell Physiology
• 作者: Imran S;Oyama M;Horie R;Kobayashi NI;Costa A;Kumano R;Hirata C;Tran STH;Katsuhara M;Tanoi K;Kohchi K;Ishizaki K;Horie T.
• 通讯作者: Horie T.

Australian National University(オーストラリア)

澳大利亚国立大学（澳大利亚）