高等植物のプログラム細胞死を司る液胞プロセシング機構の解析

高等植物程序性细胞死亡的液泡加工机制分析

• 批准号: 03J08768
• 负责人: 吉浦 美和
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Kyoto University (2005)National Institute for Basic Biology (2004)Okazaki National Research Institutes (2003)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J08768/
• 关键词: 液胞プロセシング酵素; 液胞; シロイヌナズナ; プログラム細胞死; フモニシンB1; プロテアーゼ; プロセシング; プロテイナーゼ

液胞の機能転換に必須なタンパク質の成熟化に関与する酵素として液胞プロセシング酵素(vacuolar processing enzyme ; VPE)が見つかっている.VPEは老化や傷害時・ウィルス感染・導管形成により強く発現することから,植物の細胞死や防御機構に関与していることが考えられる.そこで,本研究は,細胞死におけるVPEの機能について解析すること,液胞に局在するVPEを介したプロセシング系の解明を試みることを目的として,高等植物の細胞死機構を明らかにすることを目指す.(1)フモニシンB1によって誘導された細胞死におけるVPEの機能解析細胞死誘導時のVPEの関与を調べるため,シロイヌナズナを用いてVPE多重変異体・過剰発現株体を作出した。植物の細胞死を引き起こすシグナルは様々だが、その中でもカビ毒の一つであるフモニシンB1(FB1)に着目し、シロイヌナズナに細胞死を誘導する系を確立した.野生型の葉にFB1を処理すると,経時的に細胞死が引き起こされるが,一方VPE多重変異体では細胞死が抑制されるという結果が得られた.細胞死が起きる際の形態変化を電子顕微鏡観で観察したところ,野生型の葉で液胞の崩壊を伴う細胞死が起きており,変異体では液胞膜の分解は見られなかった.VPEはシロイヌナズナの中に4つのホモログが存在する.VPE1重変異体を用いて,どのVPEが細胞死誘導時に必須であるか調べたところ,死にゆく細胞で発現量の高いγVPEがFB1誘導時において重要な働きをすることがわかった.以上の結果から,VPEはFB1によって誘導される細胞死に関与することが明らかになった.(2)カスパーゼ活性を示すVPEVPEは動物細胞死において中心的な役割を果たすカスパーゼ-1と酵素学的に相似性のある特徴を示すことをin vitroにおける生化学的解析で明らかにした.VPEとカスパーゼ-1の阻害剤をFB1と同時に処理したところ,病斑形成は抑制された.さらに,FB1誘導時の野生型のVPEとカスパーゼ-1活性は検出されたが,VPE多重変異体では検出されなかった.以上の結果から,VPEはカスパーゼ-1活性をもつ酵素であることが証明された.(3)VPEを中心としたプロセシング系の確立VPEは液胞に局在するのでその標的タンパク質が液胞にあると考え、野生型とノックアウト変異体から液胞を単離することにした。現在大量に液胞を単離精製し、プロテオーム解析を行っている.

Function of vacuole の planning in に must な タ ン パ ク qualitative の is matured に masato and す る enzyme と し て vacuole プ ロ セ シ ン グ enzyme (vacuolar processing enzyme; VPE) が see つ か っ て い る. VPE は や aging damage, ウ ィ ル ス infection, catheter に formation よ り strong く 発 now す る こ と か ら, plant の cell death や defense agency に masato and し て い る こ と が exam え ら れ る. そ こ で, this study は, cells die に お け る VPE の function に つ い て parsing す る こ と, vacuole に bureau in す る VPE を Dielectric し た プ ロ セ シ ン グ is の interpret を try み る こ と を purpose と し て, institutions of higher plant の cell death を Ming ら か に す る こ と を refers す. (1) フ モ ニ シ ン B1 に よ っ て induced さ れ た cell death に お け る VPE の function resolution cell death induced の VPE の masato and を べ る た め, シ ロ イ ヌ ナ ズ ナ を with い て VPE multiple The variant of the current strain を made a た. Plant の cell death を lead き up こ す シ グ ナ ル は others 々 だ が, そ の in で も カ ビ poison の a つ で あ る フ モ ニ シ ン B1 (FB1) に し, シ ロ イ ヌ ナ ズ ナ に induced cell death を す を る department established し た. Wild type の leaf に FB1 を 処 Richard す る と, 経 に cells die が lead き up こ さ れ る が, one party VPE multiple variations variants で は cell death が inhibit さ れ る と い う results ら が れ た. Cell death が き る interstate の morphology variations を electronic 顕 micromirror 観 で 観 examine し た と こ ろ, wild type の leaf で vacuole の collapse 壊 を with う cell death が き て お り, - variant で は vacuole membrane の decomposition は see ら れ な か っ た. VPE は シ ロ イ ヌ ナ ズ ナ の に 4 つ の ホ モ ロ グ が exist す る. VPE1 heavy - variant を with い て, ど の VPE が is fine Cell death induced に must で あ る か adjustable べ た と こ ろ, die に ゆ く cells で 発 high amount is の い gamma VPE が FB1 induced に お い て important な 働 き を す る こ と が わ か っ た. の above results か ら, VPE は FB1 に よ っ て induced さ れ る cell death に masato and す る こ と が Ming ら か に な っ た. (2) カ ス パ ー を ゼ activity in す VPEVPE は animal cell death に お い て center な "を cut fruit た す カ ス パ ー と enzyme ゼ - 1 learn に similarity の あ る, 徴 を shown す こ と を in Vitro に お け る biochemistry analytic で Ming ら か に し た. VPE と カ ス パ ー ゼ - 1 の resistance against tonic を FB1 と simultaneously に 処 Richard し た と こ ろ, disease spot formation は inhibit さ れ た. さ ら に, FB1 induced の wild-type の VPE と カ ス パ ー ゼ - 1 active は 検 out さ れ た が, VPE multiple variations variants で は 検 out さ れ な か っ た. Results above の か ら, VPE は カ ス パ ー ゼ - 1 active を も つ enzyme で あ る こ と が prove さ れ た. (3) the VPE を center と し た プ ロ セ シ ン グ VPE is の established は vacuole に bureau in す る の で そ の mark タ ン パ ク qualitative が vacuole に あ る と え, wild type test と ノ ッ ク ア ウ ト - variant か ら vacuole を 単 from す る こ と に し た. At present, a large number of に liquid cells を単 are separated from the refining of <s:1>, プロテ, and ム ム for the analysis of を lines って る る.

项目成果

Function of vacuolar processing enzyme (VPE) exhibiting caspase-1-like activity in plant cell death

具有 caspase-1 样活性的液泡加工酶 (VPE) 在植物细胞死亡中的功能

• 发表时间: 2004
• 期刊: Gordon Research Conference, "Plant Senescence and Cell Death"
• 作者: Kuroyanagi;M.;Yamada;K.;Nishimura;M.;Hara-Nishimura;I.
• 通讯作者: I.

プラントミメティクス~植物に学ぶ~

植物模拟 ~ 向植物学习 ~

• 发表时间: 2006
• 作者: 澤泉 重一;片井 修;片井修
• 通讯作者: 片井修

Vacuolar processing enzyme, a key molecule in both pathogen-induced cell death and phytotoxin-induced cell death in higher plants

液泡加工酶，高等植物病原体诱导的细胞死亡和植物毒素诱导的细胞死亡的关键分子

• 发表时间: 2006
• 期刊: Molecular Plant-Microbe Interactions (In press)
• 作者: Kuroyanagi;M.;Hatsugai;N.;Nishimura;M.;Hara-Nishimura;I.
• 通讯作者: I.

A plant vacuolar protease, VPE, mediates virus-induced hypersensitive cell death

• DOI: 10.1126/science.1099859
• 发表时间: 2004-08-06
• 期刊: SCIENCE
• 影响因子: 56.9
• 作者: Hatsugai, N;Kuroyanagi, M;Hara-Nishimura, I
• 通讯作者: Hara-Nishimura, I

植物で細胞死を実行する分子の発見

发现在植物中进行细胞死亡的分子

• 发表时间: 2005
• 期刊: 蛋白質 核酸 酵素 50
• 作者: 初谷紀幸;黒柳美和;西村幹夫;西村いくこ
• 通讯作者: 西村いくこ