Molecular basis of bulk transport machinery playing key roles in lipid secretion in plant cells

散装运输机械的分子基础在植物细胞脂质分泌中发挥关键作用

• 批准号: 19H05638
• 负责人: 矢崎 一史
• 金额: $ 106万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-06-26 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19H05638/
• 关键词: 脂質分泌; 植物細胞; バルク輸送; 二次代謝; シコニン; ABCトランスポータ; 膜ダイナミクス; トリアシルグリセロール

植物は生理活性の高い数多くの二次代謝産物を特定の細胞から細胞外に分泌し、アポプラスト（細胞外スペース）に蓄積する。しかし、水に溶けない物質を含有した脂質一重膜の油滴が、どのようなメカニズムで水を主とするサイトゾルを細胞膜に向けて移動し、細胞を殺すことなく分泌されうるのか、その分子メカニズムは依然として未知のままである。本研究でモデル実験系として用いるムラサキの培養細胞は、重量あたり10%を超える脂溶性物質のシコニン誘導体を細胞外に分泌する。この系を用いて、植物細胞からの脂質のバルク輸送を司る輸送マシナリーの構成メンバーの同定と、輸送メカニズムの分子機構を明らかにすることを目的とする。本年度は、脂質分泌に広く関わる G-typeのABC輸送体（ABCG）を含むABC輸送体のムラサキ・ゲノムにおける全容を解明するため、トランスクリプトームを組み合わせて、ムラサキの全ABC輸送体のインベントリーを DNA Res. に発表した。その中に、ムラサキ特異的に増幅したABCGのクレードを見出し、ゲノム編集クローンの作成に進んだ。また、シコニン分泌がトリアシルグリセロール（TAG）をマトリックス脂質として細胞外分泌されることをJ. Exp. Bot. に論文化した。この論文では、植物細胞において分泌される分子と細胞内の貯蔵用TAGとでは、脂肪酸の組成が明確に異なることを報告した。なお、このTAG分泌は、ムラサキだけに特異的な現象ではなく、タバコ植物体でも同様に表皮細胞から分泌に特化したTAGが見出された。電子顕微鏡解析においては、昨年開発した改良型の化学固定法を利用して、膜ダイナミクスを阻害するサイトカラシンDやブレフェルジンAの効果を細胞内の油滴に着目してその効果を評価した。また、新規化学固定法の固定剤を凍結置換固定法に応用し、従来法よりも細胞内膜系が高コントラストで観察できることを確認した。

Many secondary metabolites of plant physiological activity are secreted and accumulated in specific cells. Water soluble substances contain lipids, heavy membranes, oil droplets, and molecules that are still unknown. In this study, the lipid soluble substance was secreted by 10% of the cultured cells in vitro. This is a function of plant cells, lipid transport systems, and molecular mechanisms for transport systems. This year, G-type ABC transporters (ABCG), including ABC transporters, are involved in lipid secretion. In addition to the above, we also provide a detailed description of ABCG's development. J. C., J. D., J. D. D., J. D. D Exp. Bot. On culture. This paper reports on the molecular secretion and intracellular storage of fatty acids in plants. A special phenomenon of epidermal cell secretion in plants can be seen. An improved chemical fixation method for electron microscopy analysis was developed last year to evaluate the effects of intracellular oil droplets on cell adhesion. The new method of chemical fixation is used to determine the cell membrane system.

项目成果

ムラサキ代謝における4-coumaroyl-CoA ligaseの機能分担とシコニン生合成への関与

4-香豆酰辅酶A连接酶在紫紫色代谢中的功能划分及其参与紫草素生物合成

• 发表时间: 2022
• 作者: 中西 浩平;李 豪;市野 琢爾;巽 奏;刑部 敬史;渡辺 文太;下村 講一郎;矢崎 一史
• 通讯作者: 矢崎 一史

植物の脂溶性テルペン化合物の細胞外分泌

植物中脂溶性萜类化合物的细胞外分泌

• 发表时间: 2019
• 作者: Iwaki Hirohisa;Kamiya Mako;Kawatani Minoru;Kojima Ryosuke;Yamasoba Tatsuya;Urano Yasuteru;矢崎一史
• 通讯作者: 矢崎一史

Isolation of Artemisia capillaris membrane-bound di-prenyltransferase for phenylpropanoids and redesign of artepillin C in yeast

• DOI: 10.1038/s42003-019-0630-0
• 发表时间: 2019-10
• 期刊: Communications Biology
• 影响因子: 5.9
• 作者: R. Munakata;Tomoya Takemura;Kanade Tatsumi;Eiko Moriyoshi;Koki Yanagihara;A. Sugiyama;Hideyuki Suzuki;H. Seki;T. Muranaka;N. Kawano;K. Yoshimatsu;N. Kawahara;T. Yamaura;Jérémy Grosjean;F. Bourgaud;A. Hehn;K. Yazaki

代謝産物の分泌能向上にむけたムラサキ由来脂質分泌遺伝子候補の異種発現

紫花脂质分泌基因候选物的异源表达提高代谢物分泌能力

• 发表时间: 2021
• 作者: 市野 琢爾;棟方（齊田） 有桂;大島 良美;金沢 香織;森吉 英子;巽 奏;光田 展隆;矢崎 一史
• 通讯作者: 矢崎 一史

日本文化を支えた『紫』の染料植物

支持日本文化的紫色染料植物

• 发表时间: 2023
• 作者: Koda Kinuko;Keller Sascha;Kojima Ryosuke;Kamiya Mako;Urano Yasuteru;Kaoru Tamada;矢崎一史
• 通讯作者: 矢崎一史