A study on stress dynamics and its diversity in plant cells based on molecular imaging of membrane lipids

基于膜脂分子成像的植物细胞逆境动态及其多样性研究

基本信息

批准号：
20K06731
负责人：
大田修平
金额：
$ 2.5万
依托单位：
National Institute for Environmental Studies
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

生物はさまざまな環境ストレス対して防御機構を備えているが、生物種によって多様な仕組みが備わっている。真核生物にはストレス応答機構としてオートファジー（ATG）が知られている。ATGは細胞内のタンパク質のリサイクル機構として知られ、酵母や哺乳類細胞を利用した研究が多数報告されている。一方、植物細胞にもATGが確認されているものの、動物や酵母細胞を対象にした研究に比べて遅れている。本研究ではATG過程に見られる微細構造や膜脂質組成の変化をフローサイトメトリーや分子イメージングにより明らかにし、“広義の植物”に関するストレス応答の動態とその多様性を理解する。2021年度は、真核生物の多様な系統群に属する微細藻類を対象に、それぞれATG機構に着目したストレス応答動態の多様性を理解することを目的とした。国立環境研究所微生物系統保存施設（MCC-NIES）に維持されている藻類株のうち、特に広義の緑藻である藻類株を選定し、間接蛍光抗体法の実験、並びに、オートファジー関連遺伝子群の分子系統解析を実施した。選定した藻類株は、ストレプト植物であるMesostigma viride NIES-296や広義の緑色植物の最も原始的な系統的位置にあるPrasinoderma coloniale NIES-2582など、緑色植物の多様性を調べる上で重要な分類群を選定した。ATG機構上流のセカンドメッセンジャー分子であるホスファチジルイノシトール３リン酸（PI3P）の動態をフローサイトメトリーで解析したところ、コア緑藻とストレプト植物では、PI3Pの細胞内動態が異なることが示された。ストレプト植物では酵母や哺乳類細胞で見られるタイプの細胞内動態であるのに対し、コア緑藻では酵母や哺乳類細胞とは異なるタイプの細胞内動態であることが示唆された。

活生物体具有针对各种环境压力的防御机制，但根据该物种，它们具有多种机制。自噬（ATG）被称为真核生物中的应力反应机制。 ATG被称为细胞内蛋白的回收机制，使用酵母和哺乳动物细胞进行了许多研究。另一方面，ATG已在植物细胞中得到证实，但与动物和酵母细胞的研究相比，它是落后的。这项研究将阐明通过流式细胞仪和分子成像在ATG过程中观察到的微观结构和膜脂质组成的变化，并了解“广泛的植物意义”中应力反应的动态和多样性。 2021年的目的是了解压力反应动力学的多样性，重点是ATG机制，靶向属于多种真核生物的微藻。选择了在广义上是绿色藻类的藻类微生物系统（MCC-NIES）维持的藻类菌株中，选择了绿色藻类，并使用间接荧光免疫测定法和自噬相关基因组的分子系统发育分析进行了实验。选定的藻类菌株被选为研究绿色植物多样性的重要性，例如链球菌植物中的植物中，Viride Nies-296和prasinoderma coloniale nies-2582，这是绿色植物最原始的系统位置，这是广泛的含义。通过流式细胞仪分析了磷脂酰肌醇三磷酸（PI3P）的动力学动力学（PI3P），这是ATG机制上游的第二个信使分子的动力学，并表明核心绿色藻类和链轮群之间的PI3P的细胞内动力学有所不同。已经提出，细胞内动力学是酵母菌和哺乳动物细胞中链球菌植物中发现的类型，而在核心绿藻类中，它是与酵母菌和哺乳动物细胞中不同类型的细胞内动力学。

项目成果

期刊论文数量（7）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

PI3P分子を指標とした藻類細胞のストレス動態と多様性

以PI3P分子为指标的藻细胞应激动态和多样性

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
大田修平;平川泰久;河地正伸
通讯作者：
河地正伸

重金属暴露ストレス下で見られる緑藻のPI3P局在とLysoTracker局在の比較解析

重金属胁迫下绿藻PI3P定位与LysoTracker定位对比分析

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
大田修平;平川泰久;河地正伸
通讯作者：
河地正伸

マイクロ流路チップ・セルソーターによる高脂質生産微細藻株の探索

使用微流控芯片细胞分选仪寻找高产脂微藻菌株

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
藻類
影响因子：
0
作者：
井上瑛子;大田修平;松崎令;岡田昌樹;河地正伸
通讯作者：
河地正伸

PI染色による植物プランクトンへの重金属影響評価手法の開発と希薄海水サンプルへの適用

开发利用 PI 染色评估重金属对浮游植物影响的方法并应用于稀释海水样品

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
大田修平;淵田茂司; 山岸隆博; 山口晴代;越川海;山本裕史;河地正伸
通讯作者：
河地正伸

Propidium Iodide Staining and Flow Cytometry-Based Assessment of Heavy Metal Impact on Marine Phytoplankton

DOI：
10.1508/cytologia.87.177
发表时间：
2022-06
期刊：
CYTOLOGIA
影响因子：
1
作者：
S. Ota;S. Fuchida;Haruyo Yamaguchi;Takahiro Yamagishi;Hiroshi Yamamoto;H. Koshikawa;M. Kawachi
通讯作者：
S. Ota;S. Fuchida;Haruyo Yamaguchi;Takahiro Yamagishi;Hiroshi Yamamoto;H. Koshikawa;M. Kawachi