植物の細胞死制御因子の機能解析

植物细胞死亡调节因子的功能分析

• 批准号: 13740452
• 负责人: 山田 真紀
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13740452/
• 关键词: 細胞死; アポトーシス; ストレス応答; プログラム細胞死; シロイヌナズナ; 環境適応; 活性酸素; 小胞体; 制御因子

本研究では植物細胞の生死の制御機構を分子レベルで解析する事を目的として研究を行っている。これまでの結果から、動物由来の細胞死促進因子(Bax)と植物由来の細胞死抑制因子(Bax Inhibitor-1)が、植物細胞内で機能的にクロストークすることを明らかにした。すなわち、動物の細胞死促進遺伝子であるBaxをシロイヌナズナに導入し、薬剤添加により発現誘導する系を開発した。この結果、Baxは植物にもアポトーシスと類似の細胞死を引き起こす事を明らかにした。また、すでに我々のグループが単離していた植物由来のBax Inhibitor-1(AtBI-1)遺伝子を共発現すると、細胞死が抑制された。これらの結果は、植物にもBaxの下流で作用し、細胞死の制御を行うカスケードが存在する可能性を示唆している。さらにAtBI-1タンパク質の機能を詳細に解明するため、酵母においてBax誘導性細胞死を抑制するために必要な機能ドメインの検索を行った。その結果、サイトゾル側に存在していると考えられるC末端領域14aaを欠失させたタンパク質(ΔC-AtBI)では、酵母における細胞死抑制活性が消失した。さらに、タバコ培養細胞BY-2株にAtBI-GFP及びΔC-AtBI-GFPを35Sプロモーターの下流に連結して導入した結果、AtBI-GFPを過剰発現する株はH_2O_2やサリチル酸(SA)が引き起こす細胞死を抑制したが、ΔC-AtBI-GFPを発現する株は、その活性を消失していた。コンピューターによるサーチの結果、AtBI-1タンパク質のC末端領域はcoiled-coil構造をとると予想されており、何らかの未知の因子との相互作用を介して機能している可能性がある。今後、アミノ酸置換による変異導入タンパク質の作成や、抗体を用いた生化学的手法により細胞死抑制の機構について解析を進める予定である。

This study aims to analyze molecular mechanisms for controlling plant cell life and death. The results showed that Bax, Bax Inhibitor-1 and Bax Inhibitor-1 were the functional factors in plant cells. The development of a system for the introduction and development of animal cell death promoters The result is that the Bax plant is dead. Bax Inhibitor-1 (AtBI-1) gene co-expression and cell death inhibition The results indicate the possibility of the downstream action of Bax and the control of cell death. AtBI-1 is the essential component of the protein that is required to inhibit Bax-induced cell death. As a result, there was no inhibition of cell death in yeast cells due to the absence of C-terminal domain 14aa. In addition, AtBI-GFP and Δ C-AtBI-GFP in BY-2 strain were introduced into the downstream of the cell line. As a result, AtBI-GFP was over-expressed in H_2O_2 and SA, which inhibited cell death. Δ C-AtBI-GFP was over-expressed in H_2O_2 strain. The coiled-coil structure of AtBI-1 and AtBI-1 is expected to be affected by the interaction of unknown factors. In the future, we will introduce different methods of acid replacement, antibody production, and biochemical analysis to determine the mechanism of cell death inhibition.

项目成果

Matsumura et al.: "Overexpression of Bax-inhibitor suppresses the fungal elicitor-induced cell death in rice (Oryza sativa L.) cells"Plant Journal. 33. 425-434 (2003)

Matsumura 等人：“Bax 抑制剂的过度表达抑制了水稻 (Oryza sativa L.) 细胞中真菌激发子诱导的细胞死亡”《植物杂志》。

Maki Kawai, Yamada, et al.: "Mammalian Bax-induced plant cell death can be downregulated by over-expression of Arabidopsis Bax lnhibitor-1(AtBl-1)"Proc Natl Acad Sci U S A.. 98. 12295-12300 (2001)

Maki Kawai、Yamada 等人：“哺乳动物 Bax 诱导的植物细胞死亡可以通过拟南芥 Bax 抑制物-1 (AtBl-1) 的过表达下调”Proc Natl Acad Sci U S A.. 98. 12295-12300 (

Hirofumi Uchimiya, et al.: "Transgenic rice plants conferring increased tolerance to rice blast and multiple environmental stresses"Molecular Breeding. (in press). (2002)

Hirofumi Uchimiya 等人：“转基因水稻植物增强了对稻瘟病和多种环境胁迫的耐受性”分子育种。

Hiromitsu Fukuzawa et al.: "Glufosinate-tolerant tobacco plants directed by the promoter of adenylate kinase gene of rice"Annals of Botany. 89. 1-4 (2002)

Hiromitsu Fukuzawa 等人：“水稻腺苷酸激酶基因启动子指导的耐草铵膦烟草植物”《植物学年鉴》。

Pan Ling, et al.: "The Arabidopsis thaliana ethylene-responsive element binding protein(AtEBP)can function as a dominant suppressor of Bax-induced cell death of yeast."FEBS Lett. 508. 375-378 (2001)

Pan Ling 等人：“拟南芥乙烯响应元件结合蛋白 (AtEBP) 可以作为 Bax 诱导的酵母细胞死亡的显性抑制因子。”FEBS Lett。