気孔孔辺細胞における青色光情報伝達の研究

气孔保卫细胞蓝光信息传递的研究

基本信息

批准号：
13139202
负责人：
島崎研一郎
金额：
$ 42.88万
依托单位：
Kyushu 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：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

高等植物の青色光受容体フォトトロピンは青色光を感受して、光屈性、葉緑体定位運動、気孔開口運動、葉の横伸展、太陽追尾運動など、多くの反応を仲介する事が次第に明らかになりつつある。気孔孔辺細胞においてはフォトトロピンに受容された光シグナルは最終的には細胞膜H^+-ATPaseを活性化するが、その経路に関しては不明の点が多い。本年度はこの光シグナルの仲介にタイプ1プロテインフォスファターゼが関与する事を証明したので報告する。まず、ソラマメ孔辺細胞からタイプ1プロテインフォスファターゼをクローニングし、それを大腸菌に発現させ、その酵素活性を確認した。次に、この酵素の活性中心に保存されたアミノ酸を置換したところ、この酵素活性は消失した。ついで、この野生型と変異型の酵素を、孔辺細胞にパーティクルガンを用いて一過的に発現させた。この葉から表皮を剥ぎ取り青色光依存の気孔開口を調べたところ、失活した酵素を発現させた孔辺細胞のみが気孔開口を阻害された。この結果は、変異型のプロテインフォスファターゼがendogenousな酵素と拮抗して基質の取り合いを引き起こし、いわゆるdominant-negative型の作用を引き起こしたと考えられ、この事実は、この情報伝達系にタイプ1プロテインフォスファターゼが関与することを強く示唆している。次に、動物細胞で知られるタイプ1プロテインフォスファターゼのタンパク質性の特異的阻害剤として知られるinhibitor-2を上記と同様の方法で孔辺細胞に一過的に発現させた。この発現により、青色依存の気孔開口が強く阻害された。この事実は、孔辺細胞の青色光情報伝達系にタイプ1プロテインフォスファターゼが関与する事を強く示唆している。さらに、上記酵素の阻害剤tautomycinを作用させると、フォトトロピンのリン酸化は阻害されなかったが、細胞膜H^+-ATPaseのリン酸化は強く阻害され、上記の結論を支持している。

逐渐清楚的是，较高植物中的蓝光受体光振动素对蓝光敏感，并介导许多反应，例如光子主义，叶绿体立体定向运动，气孔开口运动，侧面叶片延伸和太阳能跟踪运动。在气孔后卫细胞中，光呈光蛋白收到的光念最终激活了细胞膜H^+ATPase，但有关该途径的未知数很多。今年，我们已经证明，1型蛋白质磷酸酶参与介导该光信号，因此我们报告了它。首先，将1型蛋白质磷酸酶从宽阔的豆类护罩细胞中克隆，并在大肠杆菌中表达，并确认其酶活性。接下来，取代了该酶的活性中心的保守氨基酸，酶活性消失了。然后使用颗粒枪在警卫细胞中瞬时表达野生型和突变酶。当从叶子上剥离表皮并检查了蓝光依赖性气孔开口时，仅抑制表达灭活酶的后卫细胞。据信这种结果是，与内源性酶拮抗的突变蛋白磷酸酶会引起底物战斗，从而引起所谓的显性阴性作用，这强烈表明1型蛋白质磷酸酶涉及该信号系统。然后，在动物细胞中已知的1型蛋白磷酸酶的特定蛋白质抑制剂被称为抑制剂2，然后以与上述相似的方式在防护细胞中瞬时表达。这种表达强烈抑制了蓝色依赖性的气孔开口。这一事实强烈表明，1型蛋白质磷酸酶参与了护罩细胞的蓝光信号传导系统。此外，二霉素是酶的抑制剂，并未抑制光质蛋白的磷酸化，但是细胞膜H^+ATPase的磷酸化得到了强烈抑制，从而支持上述结论。

项目成果

期刊论文数量（34）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Inhibition of blue light-dependent H^+ pumping by abscisic acid through hydrogen peroxide-induced dephosphorylation of the plasma membrane H^+-ATPase in guard cell protoplasts.

脱落酸通过过氧化氢诱导的保卫细胞原生质体中质膜H 2 -ATP酶的去磷酸化来抑制蓝光依赖性H 2 泵送。

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
Plant Physiol 136
影响因子：
0
作者：
Jovanovic;Jelena;Zhang et al.
通讯作者：
Zhang et al.

Kinoshita, Shimazaki: "Biochemical evidence for the requirement of 14-3-3 protein binding in activation of the guard-cell plasma membrane H^+-ATPase by blue light"Plant Cell Physiol. 43. 1359-1365 (2002)

Kinoshita、Shimazaki：“蓝光激活保卫细胞质膜 H+ -ATP 酶时需要 14-3-3 蛋白结合的生化证据”植物细胞生理学。

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

島崎研一郎: "植物の光センシング"秀潤社. 192 (2001)

Kenichiro Shimazaki：“植物的光传感”Shujunsha 192（2001）。

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Misumi Tominaga: "Gurd-cell chloroplasts provides ATP required for H+ pumping in the plasma membrane and stomatal opening"Plant & Cell Physiology. 42. 795-802 (2001)

Misumi Tominaga：“根细胞叶绿体提供质膜和气孔开口中 H 泵送所需的 ATP”植物

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Li et al.: "Modulation of an RNA-binding protein by abscisic-acid-activated protein kinase"Nature. 418. 793-797 (2002)

Li等人：“脱落酸激活蛋白激酶对RNA结合蛋白的调节”自然。

DOI：
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島崎研一郎其他文献

赤外線サーモグラフィを用いた孔辺細胞青色光情報伝達系の新規情報伝達因子の探索

利用红外热成像技术寻找保卫细胞蓝光信号转导系统中的新信号转导因子

DOI：
发表时间：
2012
期刊：
影响因子：
0
作者：
山内翔太;武宮淳史;島崎研一郎
通讯作者：
島崎研一郎

GFPを用いた核局在タンパク質の観察法

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DOI：
发表时间：
2006
期刊：
細胞工学シリーズ「新版植物の細胞を観る実験プロトコール」編 22
影响因子：
0
作者：
木下俊則;島崎研一郎;Yusaku Yamada;Tsuboi et al.;Masahiro Ohta;Kanegae et al.;Iwata et al.;Narikawa et al.;Noriaki Oyabu;Zikihara et al.;Oscar Custance;Nakasone et al.;Seizo Morita;Yoshihara et al.;森田清三;Kong et al.;長谷あきら
通讯作者：
長谷あきら