プログラム細胞死を伴う種皮形成に関与するプロセシング酵素システムの機能解析

参与种皮形成并伴有程序性细胞死亡的加工酶系统的功能分析

• 批准号: 04J01229
• 负责人: 中畦 悟
• 金额: $ 1.79万
• 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: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04J01229/
• 关键词: 液胞プロセシング酵素(VPE); シロイヌナズナ; 細胞死; システィンプロテアーゼ; 種皮; 種子発生; システインプロテアーゼ

液胞フロセシング酵素(VPE)は、液胞タンパク質の成熟化に関わる新規のエンド型のシステインプロテアーゼであり,アスパラギンあるいはアスパラギン酸のC末端側のペプチド結合を切断するという高い基質特異性を持つ.これまで,シロイヌナズナの3種類のVPE遺伝子(αVPE,βVPE,γVPE)の解析から,βVPEは種子特異的,αVPEとγVPEは栄養器官特異的に発現し,それぞれ特殊化した機能を果たしていることが分かってきた.最近,シロイヌナズナの遺伝子データベースから新たなVPEホモログが見いだされ,δVPEと名付けた.δVPEのアミノ酸配列を既知の全てのVPEホモログと比較したところ,δVPEは種子型VPEs,栄養器官型VPEsとも異なるタイプであることが示唆された.この新規VPEの生理学的な機能を解明する目的で,δVPEに対する特異的抗体を作製した.イムノブロット及び蛍光抗体染色によってその局在を調べたところ,δVPEは種子の発生段階の初期に内珠皮の特定の細胞層(ii2・ii3層)に一過的に発現していることが分かった.δVPEが発現している層では種子形成の過程で細胞死が起きており,δVPE欠損株では内珠皮の細胞死に遅れがみられた.また,細胞死が起きる時期に電子密度の高い構造体が細胞膜と細胞壁の間に現れ,その新規の構造体にδVPEが局在することを見いだした.以上の結果から,δVPEが内珠皮特定層の細胞死に重要な役割を果たしていることが明らかになった.

液泡流动酶（VPE）是与液泡蛋白成熟的新型内型半胱氨酸蛋白酶，具有较高的底物特异性，裂解天质或天冬氨酸的C末端肽键。以前，对拟南芥中三种类型的VPE基因（αVPE，βVPE，γVPE）的分析表明，βVPE是种子特异性的，而αVPE和γVPE则以营养器官特异性方式特异性表达，并且它们每种都能执行专业功能。最近，在拟南芥基因数据库中发现了一种新的VPE同源物，并命名为ΔVPE。当将ΔVPE的氨基酸序列与所有已知VPE同源物进行比较时，发现ΔVPE是种子型VPE和营养器官型VPE。有人建议它是另一种类型。为了阐明这种新型VPE的生理功能，为ΔVPE制备了特定的抗体。当通过免疫印迹和荧光抗体染色检查时，发现ΔVPE在种子发育阶段开始时在子宫内膜皮肤的特定细胞层（II2和II3层）中暂时表达。细胞死亡发生在种子形成期间ΔVPE的层中，并且子宫内膜皮肤中的细胞死亡延迟了ΔVPE缺乏菌株的细胞死亡。此外，我们发现高电子密度结构在细胞死亡时出现在细胞膜和细胞壁之间，并且ΔVPE位于新结构中。从上面的结果中，可以发现ΔVPE在子宫内膜皮肤的特定层中在细胞死亡中起重要作用。

项目成果

A vacuolar processing enzyme, δVPE, is involved in seed coat formation at the early stage of seed development

• DOI: 10.1105/tpc.104.026872
• 发表时间: 2005-03-01
• 期刊: PLANT CELL
• 影响因子: 11.6
• 作者: Nakaune, S;Yamada, K;Hara-Nishimura, I
• 通讯作者: Hara-Nishimura, I