カルシウムシグナリングはなぜ多様性を発揮できるのか：情報変換分子の解明

为什么信息转导分子的钙信号传导如此多样化？

• 批准号: 19K22276
• 负责人: 前島 正義
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: Chubu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-06-28 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K22276/
• 关键词: 情報変換; 細胞膜; カルシウムシグナル; 脂質シグナル; カルシウムシグナリング; 脂質シグナリング; 水分屈性; イノシトールリン酸

生命科学の難問である「カルシウムシグナリングはなぜ多様性を発揮できるのか？」を解くことを目標としている。細胞情報シグナリングは、カルシウム、cAMP、イノシトールリン脂質が主役となり、状況に応じて時空間特異的に情報を的確に伝える。中でもCaは二次メッセンジャーとして重要である。細胞質Caは極めて低い濃度に精密に維持され、Ca濃度の一過的な上昇により、例えばカルモジュリンがCaと複合体を形成してキナーゼを活性化し、標的タンパク質の機能を調節する。植物では、光・ホルモン・病理・機械刺激応答、重力屈性等、Caが介在する反応は多様である。では、なぜCaの濃度変化は多様な応答を引き起こすことができるのだろうか？　この問に関連する分子として細胞膜結合型Ca結合タンパク質PCaPを見出した。このPCaPは、CaM/Caとホスファチジルイノシトールリン酸（PIP）に拮抗的に結合し、CaM/Caが形成されると、PCaPは結合していたPIPを遊離する。PCaPが、Caシグナルを脂質シグナルに変換するハブ機能を果たしている可能性が高い。カルシウムシグナリングの多様性の分子機構解明につながると期待しつつ、下記の実験を進めた。（1）シロイヌナズナのPCaP1遺伝子欠失株では根の水分屈性が低下することを見出し、根の特定の細胞でのPCaPの細胞内局在性が顕著に変化すること、そして水分屈性に関わるMIZ1遺伝子との関連等の知見をまとめて論文発表した。（2）PCaPと相互作用する情報脂質分子を可視化するための蛍光プローブ導入株の作出を進めている。（3）シロイヌナズナに加えて、コケ植物にもPCaP類縁分子が存在することを遺伝子レベルで見出した。その遺伝子欠失株では、植物体の形態的変化（表現型）が著しく、新たな研究対象植物に加えた。この分子の挙動を明らかにし、相互作用分子を解明するために特異抗体を調製した。

Is it difficult to ask questions about life sciences? Youdaoplaceholder0 "カ シウムシグナリ シウムシグナリ <e:1> グ なぜ なぜ なぜ pluralism を interaction で る る る る グ なぜ?" Youdaoplaceholder0 solve く とを とを objective と て て る る. Cell intelligence シ グ ナ リ ン グ は, カ ル シ ウ ム, cAMP, イ ノ シ ト ー ル リ ン lipid が main battle と な り, condition に 応 じ て in space specific に intelligence を indeed に 伝 え る. In で で Ca メッセ twice メッセ ジャ ジャ と と て て is important である. Cytoplasmic Ca は extremely め て low concentration い に precision に maintain さ れ, concentration of Ca after の な rising に よ り, example え ば カ ル モ ジ ュ リ ン が Ca と complex を form し て キ ナ ー ゼ を activeness し, mark タ ン パ ク の function を modulate す る. Plants で で, light · ホ ホ モ モ モ, pathology · mechanical stimulation 応, gravity flexion, etc., Caが medium in する anti-応 応 multiple である. Youdaoplaceholder0 で, なぜCa <s:1> concentration variation <e:1> multiple な応 answer を starting from な応 す とがで とがで る る る だろう だろう だろう だろう だろう だろう だろう だろう だろう だろう だろう だろう だろう? The に linked する molecule と て the cell membrane-bound Ca binds タ パ パ the <s:1> PCaPを shows た. こ の PCaP は, CaM/Ca と ホ ス フ ァ チ ジ ル イ ノ シ ト ー ル リ ン acid (PIP) に antagonism に combined し, CaM/Ca が formation さ れ る と, PCaP は combining し て い た PIP を free す る. PCaP が, Ca シ グ ナ ル を lipid シ グ ナ ル に variations in す る ハ ブ function を fruit た し て い が high い る possibilities. Youdaoplaceholder0 カ シウムシグナリ シウムシグナリ グ グ グ <s:1> polymorphism <s:1> molecular mechanism explanation に ながると ながると expectant を, the following is written by を in めた. (1) シ ロ イ ヌ ナ ズ ナ の PCaP1 heritage 伝 lost son owe strains で は root の low moisture flexor sex が す る こ と を see し, root の の specific cell で の PCaP の bureau in the cell in the sexual が 顕 the に variations change す る こ と, そ し て moisture flexor sex に masato わ る MIZ1 heritage 伝 son と の masato even の knowledge such as を ま と め て paper 発 table し た. (2) PCaP と interaction す る intelligence lipid molecules を visualization す る た め の 蛍 light プ ロ ー ブ import strains の make を into め て い る. (3) シ ロ イ ヌ ナ ズ ナ に plus え て, コ ケ plant に も PCaP class try molecules exist が す る こ と を posthumous son 伝 レ ベ ル で shows し た. Youdaoplaceholder0 Cultural heritage 伝 lost plant で えた, plant body morphology changes (phenotypes) が authored く, new たな research subject plant に plus えた. The <s:1> 挙 molecule 挙 activates を light ら に に <s:1>, the interacting molecule を clarifies するために specific antibody を modulates た た.

项目成果

GFPやTagRFPによるオイルボディ・液胞形態と植物生長への人為的影響

GFP和TagRFP对油体/液泡形态和植物生长的人工影响

• 发表时间: 2019
• 作者: 瀬上紹嗣;島田貴士;嶋田知生;西村いくこ;前島正義
• 通讯作者: 前島正義

Plasma Membrane-Associated Ca2+-Binding Protein PCaP1 is Involved in Root Hydrotropism of Arabidopsis thaliana.

• DOI: 10.1093/pcp/pcz042
• 发表时间: 2019-06
• 期刊: Plant & cell physiology
• 影响因子: 4.9
• 作者: Natsuki Tanaka-Takada;A. Kobayashi;Hideyuki Takahashi;Takehiro Kamiya;T. Kinoshita;M. Maeshima

新規情報伝達タンパク質PCaP1 のメリステム形成への影響

新型信号蛋白PCaP1对分生组织形成的影响

• 发表时间: 2020
• 作者: Takahara Terunao;Amemiya Yuna;Sugiyama Risa;Maki Masatoshi;Shibata Hideki;田中奈月，水谷未耶，奥田慎平，西浜竜一，河内孝之，前島正義，Liam Dolan
• 通讯作者: 田中奈月，水谷未耶，奥田慎平，西浜竜一，河内孝之，前島正義，Liam Dolan

A cell-wall protein SRPP provides physiological integrity to the Arabidopsis seed

• DOI: 10.1007/s10265-018-01083-6
• 发表时间: 2019-01
• 期刊: Journal of Plant Research
• 影响因子: 2.8
• 作者: H. Uno;Natsuki Tanaka-Takada;Momoko Hattori;Mayu Fukuda;M. Maeshima

Sapienza University(イタリア)

第一大学（意大利）