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: 09257221
• 负责人: 前島 正義
• 金额: $ 1.22万
• 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: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09257221/
• 关键词: H^+-PPase; H^+-ATPase; Ca^<2+>; H^+交換輸送体; 水チャネル; 液胞膜

植物細胞の液胞機能を支えている膜輸送分子について、分子構造、機能の特徴を解明し、輸送系ネットワークを総合的に考察することを研究目的とした。具体的にはプロトンポンプ(H^+-ATPaseとH^+-pyrophosphatase)、Ca^<2+>-ATPaseとCa^<2+>/H^+対向輸送体、水チャネル(VM23)を対象とした。(1)液胞膜H^+-PPaseの解析:高等植物の祖先にあたると考えられるシャジクモのH^+-PPaseのcDNAを得た。アミノ酸配列の相同性は高等植物間では約90%であるが、高等植物とカサノリでは70%であり、植物の進化と分子進化の時間経過を反映していると考えられた。触媒部位と推定している配列は保存されていた。また、機能調節-構造相関を解析するために、酵母での発現系を確立することができた。(2)液胞膜Ca^<2+>能動輸送系:液胞膜はCa^<2+>回収装置としてCa^<2+>-ATPaseとCa^<2+>/H^+交換輸送体を備え、細胞質Ca^<2+>濃度を規定している。本年度、交換輸送体のcDNAから一次構造(444アミノ酸)を明らかにした。高疎水性のタンパク質で11個の膜ドメインが推定され、分子中央の酸性アミノ酸に富む領域(16残基)はCa^<2+>識別に関与していると考えられる。抗体も得た。2つの輸送装置の協関を明確にしたい。(3)水チャネル:ダイコンの液胞膜水チャネル(γ-VM23,δ-VM23)に加えて細胞膜型(PAQ1,2)のクローンを得た。いずれも伸長生長の盛んな胚軸と若い葉の葉脈でmRNA量の量が多かった。細胞膜型と液胞型水チャネルは協調的に発現している場合が多かった。液胞膜水チャネルが膜の30-50%を占める点は、生物界の中でも植物液胞のもつ最も重要な特徴である。植物液胞膜は僅かな浸透圧差を利用して急速に多量の水を透過させる必要があるものと推定される。

With function of plant cell の vacuole を え て い る membrane transport molecules に つ い て, molecular structure, function の 徴 を interpret し, transport department ネ ッ ト ワ ー ク を 総 に investigation of す る こ と を research purpose と し た. Specific に は プ ロ ト ン ポ ン プ (H ^ + ATPase と H ^ + - pyrophosphatase), Ca ^ 2 + > < - ATPase と Ca ^ 2 + > < / H ^ + polices to transport body, water チ ャ ネ ル (VM23) を like と seaborne し た. (1) the vacuole membrane H ^ + - PPase の analytic: higher plants の ancestors に あ た る と exam え ら れ る シ ャ ジ ク モ の H ^ + - PPase の cDNA を た. Gay は ア ミ ノ acid with column の phase between higher plants で は about 90% で あ る が, higher plants と カ サ ノ リ で は 70% で あ り と molecular evolution, plants の evolution の time 経 を reflect し て い る と exam え ら れ た. The catalyst site と is presumed to be て る る る and is arranged for preservation されて た た. Youdaoplaceholder0, functional regulation - structural relationship を analysis するために, yeast で development system を establishment する する とがで た た (2) the vacuole membrane Ca ^ 2 + < > active transport system: the vacuole membrane は Ca ^ 2 + < > back 収 device と し て Ca ^ 2 + > < - ATPase と Ca ^ 2 + > < / H ^ + exchange conveying body を prepared え, cytoplasmic Ca ^ 2 + < > concentration を rules し て い る. In the current year, the cDNA of the exchange carrier is ら once to construct (444ア ノ ノ acid)を Ming ら に に た. High 疎 water-based の タ ン パ ク qualitative で 11 の membrane ド メ イ ン が presumption さ れ, molecular central の acid ア ミ ノ acid に rich む は Ca (16 residues) ^ 2 + > < identify に masato and し て い る と exam え ら れ る. The antibody yielded た. The related を of the <s:1> conveying device <e:1> is clearly defined as に <s:1> た た. (3) water チ ャ ネ ル : ダ イ コ ン の vacuole membrane water チ ャ ネ ル (gamma VM23, delta - VM23) に plus え て type membrane (PAQ1, 2) の ク ロ ー ン を た. The ずれ ずれ elongated growth <s:1> abundant んな hypocotyl と if the <s:1> leaf <s:1> vein で the mRNA content <e:1> is が abundant った った った. The cell membrane-type と fluid cell-type water チャネ チャネ が が に coordinated に occurrence <s:1> て る る る occasions が multiple が った. The liquid cell membrane water チャネ が が membrane <e:1> 30-50%を occupies the める point <e:1> and is the most important な characteristic である of the liquid cell of で <s:1> plants in the biological world <s:1>. Plant vacuole membrane は か only poor drenched な 圧 を using し て に の abundant water を rapidly through さ せ る necessary が あ る も の と presumption さ れ る.

项目成果

Matsuoka, K.: "A vacuolar H^+-ATPase in a nonvacuolar organelle is required for the sorting of soluble vacuolar protein precursors in tobacco cells." Plant Cell. 9. 533-546 (1997)

Matsuoka, K.：“分选烟草细胞中的可溶性液泡蛋白前体需要非液泡细胞器中的液泡 H+ -ATP 酶。”

Smart, L.B.: "Genes involved in osmoregulation durign turgor-driven cell expansion of developing cottonfibers are diffentially regulated." Plant Physiol.116 (in press). (1998)

Smart，L.B.：“在发育中的棉纤维的膨胀驱动的细胞扩张过程中，参与渗透调节的基因受到了不同的调节。”

Odaira, M.: "Accumulation of a glycoprotein homologous to seed storage protein in mung bean hypocotyls in the late stage of tissue elongation." Plant Cell Physiol.38. 290-296 (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。”

Shiratake, K.: "Changes in H^+-pumps and a tonoplasat intrinsic protein of vacuolar membranes during the development of pear fruit." Plant Cell Physiol.38. 1039-1045 (1997)

Shiratake, K.：“梨果实发育过程中H^-泵和液泡膜内在蛋白的变化。”

Fleurat-Lessard, P.: "Increased expression of vacuolar aquaporin and H^+-ATPase related to motor cell function in Mmosa pudica L." Plant Physiol.114. 827-834 (1997)

Fleurat-Lessard, P.：“与 Mmosa pudica L 中运动细胞功能相关的液泡水通道蛋白和 H+-ATP 酶的表达增加。”