植物カルモジュリン依存性プロテインキナーゼの生理・生化学的機能解析

植物钙调蛋白依赖性蛋白激酶的生理生化功能分析

• 批准号: 14780484
• 负责人: 竹澤 大輔
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14780484/
• 关键词: カルシウム; カルモジュリン; プロテインキナーゼ; プロテインホスファターゼ; ヒメツリガネゴケ; カルシウム結合タンパク質; CaMキナーゼ

植物のストレス応答におけるカルシウム依存的リン酸化の果たす役割について解析する事を目的とし、植物カルモジュリン依存性プロテインキナーゼ「CCaMK」に着目して生理生化学的解析を行った。植物では細胞質カルシウム誘導を引き起こす低温処理やアブシジン(ABA)酸処理により凍結や乾燥への耐性が増加することから、この過程におけるCCaMKの動態を解析した。1)タンパク質の解析により、植物CCaMKのカルモジュリンと自己リン酸化による制御について明らかにした。また、カルシウム依存的な酵素の失活に関わる自己リン酸化部位を特定した。GUSを用いたプロモーター解析から、CCaMKがガメトフォア中心部でより強く発現することが明らかとなった。2)ヒメツリガネゴケにおいてABA、低温処理により誘導されるストレス関連遺伝子についての発現解析を行い、それに伴う細胞内の形態的特徴の変化と耐凍性の増大について解析した。これらのストレス応答はCaM拮抗剤やホスファターゼ阻害剤によって阻害される一方、プロテインキナーゼ阻害剤では耐凍性はむしろ増加した。解析の結果、ABA処理によりCCaMKタンパク質の迅速な分解が起こることが明らかとなった。3)ABA、低温応答におけるカルモジュリンの役割をさらに発展させるため、新たに、カルモジュリンと結合するタンパク質の網羅的解析を行った。その結果、ABA、低温応答に関わる事が知られているプロテインホスファターゼ2C遺伝子が同定された。これらの結果から、植物のストレス応答過程では、成長の停止とともにCCaMKのカルシウム依存的な失活と分解がおこり、プロテインホスファターゼカスケードを経てストレス関連遺伝子が発現されるという作業仮説を構築した。

Plant の ス ト レ ス 応 answer に お け る カ ル シ ウ ム dependent リ ン acidification の fruit た す "cut に つ い て parsing す る matter を purpose と し, plant カ ル モ ジ ュ リ ン dependency プ ロ テ イ ン キ ナ ー ゼ CCaMK 'に mesh し analytical line を っ て physiological biochemistry た. Plant で は cytoplasm カ ル シ ウ ム inducing を lead き こ す cryogenic 処 Richard や ア ブ シ ジ ン acid (ABA) 処 Richard に よ や り freeze drying へ の patience が raised plus す る こ と か ら, こ の process に お け る CCaMK の dynamic を し た. 1) タ ン パ ク qualitative analytical に の よ り, plant CCaMK の カ ル モ ジ ュ リ ン と himself リ ン acidification に よ る suppression に つ い て Ming ら か に し た. ま た, カ ル シ ウ ム dependent の な enzyme inactivation に masato わ る himself リ ン acidification parts を specific し た. GUS を with い た プ ロ モ ー タ ー parsing か ら, CCaMK が ガ メ ト フ ォ ア center department で よ り strong く 発 now す る こ と が Ming ら か と な っ た. 2) ヒ メ ツ リ ガ ネ ゴ ケ に お い て ABA, low-temperature 処 に よ り induced さ れ る ス ト レ ス masato even heritage 伝 son に つ い て の 発 now parse を い, そ れ の に with う cell morphology of 徴 の variations change と frost resistance の raised large に つ い て parsing し た. こ れ ら の ス ト レ ス 応 answer は CaM antagonism tonic や ホ ス フ ァ タ ー ゼ resistance against tonic に よ っ て resistance against さ れ る side, プ ロ テ イ ン キ ナ ー ゼ resistance against tonic で は frost resistance は む し ろ raised plus し た. Parsing の results, ABA 処 に よ り CCaMK タ ン パ ク qualitative の な rapidly decompose が up こ る こ と が Ming ら か と な っ た. 3) ABA, low temperature 応 answer に お け る カ ル モ ジ ュ リ ン の service cut を さ ら に 発 exhibition さ せ る た め, new た に, カ ル モ ジ ュ リ ン と combining す る タ ン パ ク qualitative の net line analytical を っ た. そ の results, ABA, low temperature 応 answer に masato わ る matter が know ら れ て い る プ ロ テ イ ン ホ ス フ ァ タ ー ゼ 2 c heritage 伝 が son be さ れ た. こ れ ら の results か ら, plant の ス ト レ ス 応 a process で は, grow の stop と と も に CCaMK の カ ル シ ウ ム dependent な inactivation と decomposition が お こ り, プ ロ テ イ ン ホ ス フ ァ タ ー ゼ カ ス ケ ー ド を 経 て ス ト レ ス masato even heritage 伝 son が 発 now さ れ る と い う homework 仮 said を build し た.

项目成果

Anzu Minami: "Abscisic acid-induced freezing tolerance in the moss Physcomitrella patens is accompanied by increased expression of stress-related genes."Journal of Plant Physiology. 160. 475-483 (2003)

Anzu Minami：“脱落酸诱导的小立碗藓的耐冻性伴随着胁迫相关基因表达的增加。”《植物生理学杂志》。

Minami: "Abscisic acid-induced freezing tolerance in the moss Physcomitrella patensis accompanied by increased expression of stress-related genes"Journal of Plant Physiology. (In press). (2003)

Minami：“脱落酸诱导的苔藓小立碗藓的耐冻性伴随着胁迫相关基因表达的增加”植物生理学杂志。

Daisuke Takezawa: "Characterization of a novel plant PP2C-like protein Ser/Thr phosphatase as a calmodulin-binding protein."Journal of Biological Chemistry. 278. 38076-38083 (2003)

Daisuke Takezawa：“一种新型植物 PP2C 样蛋白 Ser/Thr 磷酸酶作为钙调蛋白结合蛋白的表征。”生物化学杂志。

Anzu Minami: "Physiological changes associated with abscisic acid-induced freezing tolerance in Physcomitrella patens."Cryobiology and Cryotechnology. (in press).

Anzu Minami：“与脱落酸诱导的小立碗藓的冷冻耐受性相关的生理变化。”冷冻生物学和冷冻技术。

Miki Okada: "Neuronal calcium sensor proteins are direct targets of the insulinotropic agent repaglinide."Biochemical Journal. 375. 87-97 (2003)

Miki Okada：“神经钙传感器蛋白是促胰岛素药物瑞格列奈的直接目标。”生物化学杂志。