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シロイヌナズナのカルシウム透過性機械刺激センサーの動作機構

拟南芥钙渗透性机械刺激传感器的工作机制

基本信息

批准号：
19045009
负责人：
飯田秀利
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Tokyo Gakugei 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：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

研究目的は、植物のセルセンサーの一種である機械刺激センサーの構造と動作機構を明らかにすることである。これまで多くの人の研究から、機械刺激センサーの有力候補はCa^<2+>透過性機械受容チャネル(MSチャネル)であることが示唆されている。本研究を始める段階で、そのMSチャネル候補として、本研究代表者のグループがシロイヌナズナのMca1とMca2を特定していた。Mca1とMca2はアミノ酸配列上互いに73%同一であり、両者は共通の構造上の特徴(すなわち、N-halfの推定上の制御領域、EF-hand-likeモチーフ、coiled-coilモチーフ、PLAC8モチーフ、システインリッチ領域、および膜貫通セグメント)をもっている。本年度の研究では、モーダルシフトの観点からEF-hand-likeモチーフのCa^<2+>結合能を酵母発現系を利用して調べ、Mca1とMca2は確かに^<45>Ca^<2+>を結合することを明らかにした。Ca^<2+>結合はMca1とMca2の活性を調節する可能性が考えられる。また、酵母で発現させたMca1もMca2も、非還元条件でのSDS-PAGEにより2量体および4量体を形成することが示唆された。また、岡崎統合バイオの永山國昭教授と重松秀樹博士との共同研究により、Mca2を精製し、位相差低温電子顕微鏡により立体構造を観察した。その結果、まず精製したMca2も2量体と4量体を形成することを明らかにした。その上で、顕微鏡像の単粒子解析により、Mca2は4量体を形成しており、その膜貫通部分の大きさは4量体で構成されている既知のK^+チャネルKv1.2の膜貫通部分とほぼ同じであることを明らかにした。さらに、Mca1とMca2の生体における機能を解明する一環として、mca1欠損株とmca2欠損株の低温ショック後の[Ca^<2+>]_<cyt>の上昇をモニターした。その結果、両欠損株において低温ショック後の[Ca^<2+>]_<cyt>の上昇が野生株よりも約半分に低下していた。この結果は、Mca1とMca2が機械刺激だけでなく低温刺激の感知にも関与していることを示唆している。植物ゲノムにはTRPチャネルホモログは存在しないので、Mca1とMca2が植物においてTRPチャネル様の役割を担っている可能性が考えられる。

The purpose of this study is to clarify the mechanism of mechanical stimulation of plants. This is a powerful candidate for human research, mechanical stimulation, and transmission of Ca^<2+> through mechanical receptors. This study was conducted at the beginning of the period, and the candidates for MS were selected. The representative of this study was selected from the group consisting of Mca1 and Mca2. Mca1 and Mca2 share 73% of the same structural characteristics (such as the presumed upper control domain of N-half, EF-hand-like, coiled-coil, PLAC8, start-up domain, membrane penetration domain). This year's research is aimed at the regulation of yeast production system using EF-hand-like Ca^<2+> binding energy, and Mca1 and Mca2 are indeed related to <45>Ca^<2+> binding. Ca^<2+> binding to Mca1 and Mca2 may modulate their activity. SDS-PAGE of yeast production under non-reductive conditions shows the formation of 2-and 4-volume proteins. Professor Kuniaki Nagayama and Dr. Hideki Shigematsu conducted joint research on the refinement of Mca2 and the observation of three-dimensional structures with phase difference cryogenic electron microscopy. The result of this is that the two volumes of water are refined and the four volumes are formed. In addition, the film penetration part of the film formation. In addition, as part of the understanding of the biological functions of Mca1 and Mca2, the increase in [Ca^<2+>]_after low-temperature treatment of mca1 and mca2 deficient strains is also evident<cyt>. The [Ca^<2+>]<cyt>_ The results are as follows: Mca1 and Mca2 are mechanical stimuli, and cold stimuli are perceived as sensory stimuli. The possibility of plant TRP production is examined by Mca1 and Mca2.