植物の環境適応と細胞死における液胞機能発現のダイナミクス

植物环境适应和细胞死亡过程中液泡功能表达的动态

• 批准号: 00J02213
• 负责人: 山田 健志
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-00J02213/
• 关键词: 液胞; プロセシング酵素; シロイヌナズナ; 老化; 貯蔵タンパク質; 種子; 細胞死; エンドサイトーシス

液胞プロセシング酵素(VPE ; Vacuolar Processing Enzyme)は液胞に蓄積する数多くの液胞タンパク質の成熟化に関わる酵素である。昨年度までの研究で,シロイヌナズナにおける種子貯蔵タンパク質の成熟化にはαVPE,βVPE,γVPE三つのVPEが協調して働いていること等,VPEの役割を明らかにした。本年度はさらに,液胞の機能変換を明らかにする目的で以下の研究を行い,新しい知見を得た。1.ショ糖飢餓による液胞への輸送経路の変換 タバコ培養細胞(BY-2)はショ糖飢餓により液胞のプロァアーゼ活性が上昇し,細胞内のオルガネラの数が減少する。そこで,ショ糖飢餓下,プロテアーゼ阻害剤存在下でのBY-2の形態的な変化を観察した。その結果,ショ糖飢餓下で,パパインタイプのプロテアーゼ阻害剤であるE64dを処理した場合には,細胞内に酸性の小胞が蓄積した。蛍光色素であるFM4-64はエンドサイトーシスで細胞内に取り込まれ,液胞まで運ばれる、ショ糖飢餓下,E64d処理下でみられる酸性小胞は、FM4-64で標識された。このことから,この酸性小胞は後期エンドソームであることが示唆された。また,ショ糖存在下ではE64d処理による小胞の蓄積は見られず,蛍光色素は液胞に到達した。このことより,BY-2においてショ糖飢餓下でのエンドサイトーシスにはパパインホモログが関与していることが示唆された。2.種皮特異的に発現するδVPEの解析 シロイヌナズナのゲノムには,新しいVPEのホモログ(δVPE)が存在することがわかった。そこでこの新しいVPEの解析をタンパク質レベルで行った。ΔVPEに対する抗体を作成し,組織における発現を調べたところ,胚発生初期の種皮に特異的に発現していることが明らかとなった。種皮は,種子の発育とともに細胞死を起こすことが知られている。このことから,δVPEは種皮の細胞死に伴うタンパク質の分解に関与していると考えられた。

液泡加工酶（VPE）是参与许多积聚在液泡中的液泡蛋白的成熟的酶。直到去年，研究揭示了VPE的作用，例如αVPE，βVPE和γVPE的合作在拟南芥中种子储存蛋白的成熟中的作用。今年，我们进一步进行了以下研究，以阐明液泡的功能转化，并获得了新的发现。 1。通过在烟草培养细胞中蔗糖饥饿（BY-2）中转运途径向液泡的转化，由于蔗糖饥饿而导致液泡的动物酶活性增加，细胞中细胞器中的细胞器数量减少。因此，在蔗糖饥饿和蛋白酶抑制剂存在下观察到By-2的形态变化。结果，当木瓜蛋白酶型蛋白酶抑制剂E64D在蔗糖饥饿下处理时，酸性囊泡会在细胞内积累。荧光染料FM4-64通过内吞作用将其吸收到细胞中，并运输到液泡中。在蔗糖饥饿和E64D处理下看到的酸囊泡用FM4-64标记。这表明酸性囊泡是晚期的内体。此外，在存在蔗糖的情况下，由于E64D处理，未观察到囊泡的积累，荧光染料到达液泡。这表明木瓜蛋白酶同源物在By-2中的蔗糖饥饿下参与内吞作用。 2。ΔVPE的分析，在种子外套中特别表达，在拟南芥基因组中具有新的VPE（ΔVPE）同源物。因此，我们在蛋白质水平上进行了这种新的VPE分析。制备针对ΔVPE的抗体并检查组织中的表达，并发现它们在早期胚胎发育中在种子大衣中特异性表达。众所周知，随着种子的生长，种子涂层会导致细胞死亡。这表明ΔVPE参与与种子外套中细胞死亡有关的蛋白质降解。

项目成果

山田健志: "液胞の多様性を支えるプロセシング機構"細胞工学別冊・植物細胞工学シリーズ. 17. 196-200 (2002)

Kenji Yamada：“支持液泡多样性的处理机制”细胞工程特刊/植物细胞工程系列 17. 196-200 (2002)。