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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-13139202/
• 关键词: 気孔; 青色光効果; 細胞膜H^+-ATPase; フォトトロピン; タイプ1プロテイン; フォスファターゼ; 光情報伝達; プロトンポンプ; 青色光受容体; 孔辺細胞; フシコクシン

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。

Cyan photoreceptors in higher plants are sensitive to cyan light, photoflexibility, chloroplast positioning movement, pore opening movement, leaf lateral extension, solar rear-end movement, and multiple reactions. There are many unknown points related to the activation of H^+-ATPase in the cell membrane. This year's report is based on the findings of the survey. The enzyme activity of E. coli was confirmed. The enzyme activity center was preserved and the enzyme activity disappeared. The wild type and variant enzymes were detected in the cells. The cells are isolated from the epidermis and the pore openings are modulated and inactivated. The results show that the dominant-negative effect of endogenous enzymes and antagonists in different types of enzymes is induced by the interaction between endogenous enzymes and antagonists. In addition, animal cells are known to have a specific inhibitor-2 that is qualitatively different from the inhibitor-2, and the same method is used to detect the presence of the inhibitor-2 in the pore cells. This phenomenon is due to the strong resistance of the hole opening of the cyan and cyan dependent holes. This is the first time that we've seen this. In addition, the enzyme inhibitor tautomycin mentioned above acts as an inhibitor of H^+-ATPase in the cell membrane. The results support the above conclusions.

项目成果

Abscisic acid induces rapid subnuclear reorganization in guard cells

• DOI: 10.1104/pp.103.034728
• 发表时间: 2004-04-01
• 期刊: PLANT PHYSIOLOGY
• 影响因子: 7.4
• 作者: Ng, CKY;Kinoshita, T;Assmann, SM
• 通讯作者: Assmann, SM

Toshinori Kinoshita: "Analysis of the phosphorylation level in guard-cell plasma membrane H^+-ATPase in response to Fusicoccin"Plant & Cell Physiology. 42. 424-432 (2001)

Toshinori Kinoshita：“分析保卫细胞质膜 H^ -ATP酶响应梭菌素的磷酸化水平”植物

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。

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

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）。