植物液胞膜水チャネルとプロトンポンプの分子構造と機能調節

植物液泡膜水通道和质子泵的分子结构和功能调控

• 批准号: 08268222
• 负责人: 前島 正義
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-08268222/
• 关键词: 水チャネル; 液胞膜; カルシウムポンプ; Ca^<2+>; H^+対向輸送体

まず水チャネルの分子構造をcDNAクローニングを通して明らかにした。高純度の液胞膜が多量に得られるダイコンを材料とし、γ-VM23とδ-VM23と名付けた分子のcDNAを得て解析した。2つのmRNAをツメガエル卵に注入し、水チャネル機能を測定した(共同研究:生理学研究所 岡田泰伸教授、森島繁博士)。γ-VM23のmRNA注入した卵では83.9x10^<-4>cm/s、δ-VM23は67.1x10^<-4>cm/sであり、水を注入した卵に比べ7倍以上の水透過率の上昇が見られた。この結果は2つが水チャネルであることを示している。γとδのアミノ酸配列は60%が一致した。γ-VM23は根、茎、葉いずれでも発現していたが、γ-VM23のmRNAは根には検出できなかった。植物の地上部と地下部で水チャネルの発現調節が異なるものと推定される。ダイコンの細胞質膜型水チャネルの構造も明らかにした。細胞質膜型水チャネル(PAQ1)はアミノ酸286個からなり、液胞型よりも30数残基N端側部分が長い。液胞型分子と比較すると、γ-VM23とは36%、δ-VM23とは38%のアミノ酸が一致するのみであった。今後細胞質膜と液胞膜の各分子を比較しつつ、各分子の協関、機能分担を明確にしたい。さらに、液胞膜Ca^<2+>-ATPaseとCa^<2+>/H^+対向輸送体に関する解析を行った。植物細胞の主要な細胞内Ca^<2+>プールは液胞である。液胞へCa^<2+>を能動輸送する装置として、Ca^<2+>-ATPaseとCa^<2+>/H^+対向輸送体の酵素学的性質を明らかにした。液胞膜Ca^<2+>-ATPaseはATPのみを基質とし低Ca^<2+>条件で高い活性を発揮する。一方、Ca^<2+>/H^+対向輸送体は10μM以上で高い活性を示す。生理的な細胞質Ca^<2+>濃度を考慮すると、Ca^<2+>-ATPaseが主要なCa^<2+>輸送体として機能し、対向輸送体は細胞質Ca2+を1μM以下に維持する役割を担っていると考えられる。

The molecular structure of the protein is expressed in cDNA. The high purity of the cell membrane was obtained by analyzing the cDNA of the molecule. 2. Measurement of the function of mRNA injection and reproduction (Joint research: Professor Yasunobu Okada and Dr. Shigeru Morishima, Institute of Physiology)γ-VM23 mRNA injection increased the water permeability to 83.9x10^<-4>cm/s, δ-VM23 mRNA injection increased to 67.1x10^<-4>cm/s, and water injection increased the water permeability to more than 7 times. The result is that the water is flowing.γ δγ-VM23 mRNA was detected in the root, stem and leaf. The regulation of water production in aboveground and underground parts of plants is different. The structure of the plasma membrane of the cell is clear. PAQ1 has 286 amino acid residues, and PAQ1 has 30 amino acid residues. Compared with the cellular molecules, γ-VM23 was 36%, δ-VM23 was 38%, and the acid content was the same. From now on, the molecular relationship between plasma membrane and cytosol membrane should be compared, and the correlation and function sharing of each molecule should be clarified. The analysis of Ca^&lt;2+&gt;-ATPase and Ca^&lt;2+&gt;/H^+ transport system in plasma membrane The main intracellular Ca^&lt;2+&gt; in plant cells The enzymatic properties of Ca^&lt;2+&gt;-ATPase and Ca^&lt;2 +&gt;/H^+-mediated transport system in cells have been clarified. Cell membrane Ca^&lt;2+&gt;-ATPase activity increases under low Ca^&lt;2+&gt; conditions. A square, Ca^&lt;2+&gt;/H^+ transport system is more than 10μM high activity is shown. Physiological cytoplasmic Ca^&lt;2+&gt; concentration is considered, Ca^&lt;2+&gt;-ATPase is the main Ca^&lt;2+&gt; transporter and functions, and the opposite transporter maintains cytoplasmic Ca ^&lt;2+&gt; below 1μM.

项目成果

Maeshima,M.: "Proton pumps of vacuolar membrane in growing plant cell." Journal of Plant Research. 109. 119-125 (1996)

Maeshima,M.：“生长植物细胞中液泡膜的质子泵。”

Matsumoto,H.: "Response of the plant root to aluminium stress : analysis of the inhibiton of the root elongation and changes in membrane function." Journal of Plant Research. 109. 99-105 (1996)

Matsumoto,H.：“植物根部对铝胁迫的响应：根伸长抑制和膜功能变化的分析。”

Odaira,M.: "Accumulation of a glycoprotein homologous to seed storage protein in mung bean hypocotyls in the late stage of tissue elongation." Plant and Cell Physiology. 38(in press). (1997)

Odaira,M.：“在组织伸长的后期，绿豆下胚轴中与种子储存蛋白同源的糖蛋白的积累。”

Fleurat-Lessard,P.: "Highly increased expression of vacuolar aquaporin and H^+-ATPase related to motor cell function in Mimosa pudicaL." Plant Physiology. (in press). (1997)

Fleurat-Lessard,P.：“含羞草中与运动细胞功能相关的液泡水通道蛋白和 H+-ATP 酶的表达高度增加。”

Robinson, D. G.: "Immunological detection of tonoplast polypeptides in the plasmamembrane of pea cotyledons." Planta. 198. 95-103 (1996)

Robinson, D. G.：“豌豆子叶质膜中液泡膜多肽的免疫学检测。”