独自の順遺伝学アプローチによる植物の活性酸素誘導性プログラム細胞死の分子機構解明

使用独特的正向遗传学方法阐明植物中活性氧诱导的程序性细胞死亡的分子机制

基本信息

批准号：
20K21276
负责人：
丸田隆典
金额：
$ 4.08万
依托单位：
Shimane University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-07-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、カタラーゼ欠損株（cat2）の細胞死を抑圧するセカンドサイト変異の解析から、H2O2誘導性細胞死の分子機構の解明を目指している。原因遺伝子として、特にシステインリッチタンパク質（CRUP）と他2つの遺伝子（SUP1およびSUP2）に注目し、これらの生理機能と相互関係について調べている。これまでにCRUPの分子生物学的解析を目的としてcDNAクローニングを試みてきたが、cDNAが長すぎるために成功しなかった。そこで、crup cat2の二重欠損株を用いた逆遺伝学的解析にフォーカスすることとした。温和かつ長期的な光ストレス条件におけるcat2の細胞死は、CRUPの欠損により完全に抑制された。一方で、弱光から強光へのシフトによりcat2で生じる細胞死はCRUPの欠損の影響を受けなかった。前者の条件で生じる細胞死にはサリチル酸が関与することがわかっており、CRUPはこのホルモンに依存的な細胞死を駆動することが示唆された。SUP1遺伝子はグルタミン合成酵素（GS）をコードしており、その欠損はcat2で生じる細胞死を抑制する。今年度は、GSと共役するグルタミン酸合成酵素（GOGAT）の影響を調べた。その結果、GOGATの欠損もcat2の細胞死を抑制したため、GS-GOGATサイクルが酸化ストレス誘導性細胞死に必要であることが明らかになった。前年度までに、SUP2はグルタチオン酸化を介してcat2の細胞死を促進することが明らかになった。今年度は、グルタチオン酸化イベントにおいてSUP2と共役するSUP3を同定し、どちらの遺伝子の欠損もDNA損傷応答を活性化することを見出した。

这项研究旨在通过分析抑制过氧化氢酶缺陷菌株中细胞死亡的第二位点突变（CAT2）来阐明H2O2诱导的细胞死亡的分子机制。我们专注于因果基因，特别是在富含半胱氨酸的蛋白（CRUP）和另外两个基因（SUP1和SUP2）上，并研究了它们的生理功能及其相互作用。以前，我们尝试过cDNA克隆进行CRUP的分子生物学分析，但由于cDNA太长而没有成功。因此，我们决定使用CRUP CAT2的双缺陷菌株专注于遗传分析。 CAT2细胞在轻度和长期的光应力条件下的死亡被CRUP缺乏完全抑制。另一方面，Cat2引起的细胞死亡因从弱光转移到强光而不会受到灌木丛缺乏的影响。已经发现，水杨酸参与了前一种情况下发生的细胞死亡，这表明CRUP驱动了这种激素依赖性细胞死亡。 SUP1基因编码谷氨酰胺合酶（GS），其缺乏抑制CAT2中发生的细胞死亡。今年，我们研究了谷氨酸合酶（GOGAT）的影响，该酶与GS结合。结果，GoGat缺乏症也抑制了CAT2细胞死亡，并且发现GS-GOGAT循环对于氧化应激诱导的细胞死亡是必需的。到上一年，发现SUP2通过谷胱甘肽氧化促进CAT2细胞死亡。今年，我们确定了在谷胱甘肽氧化事件中与SUP2结合的SUP3，并发现这两个基因的缺陷都激活了DNA损伤反应。

项目成果

期刊论文数量（26）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

強光条件におけるアスコルビン酸再生の分子機構と生理学的重要性

强光条件下抗坏血酸再生的分子机制和生理重要性

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
濱田あかね;小川貴央;石川孝博;丸田隆典
通讯作者：
丸田隆典

酸化ストレス誘導性細胞死の制御機構解明を目的としたトランスクリプトーム解析

转录组分析旨在阐明氧化应激诱导细胞死亡的控制机制

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
菊樂香奈;三冨弦;小川貴央;石川孝博;丸田隆典
通讯作者：
丸田隆典

細胞質および葉緑体におけるグルタチオン依存アスコルビン酸再生系の生理学的重要性

细胞质和叶绿体中谷胱甘肽依赖性抗坏血酸再生系统的生理重要性

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
濱田あかね;小川貴央;石川孝博;丸田隆典
通讯作者：
丸田隆典

酸化ストレス下のアスコルビン酸再生におけるグルタチオン依存経路の生理学的重要性

氧化应激下谷胱甘肽依赖性途径在抗坏血酸再生中的生理重要性

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
濱田あかね;小川貴央;石川孝博;丸田隆典
通讯作者：
丸田隆典

光呼吸由来のH2O2誘導性細胞死における葉緑体GS-GOGATサイクルの役割

叶绿体 GS-GOGAT 循环在光呼吸诱导的 H2O2 诱导的细胞死亡中的作用

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
石橋可菜;丸田隆典;Amna Mhamdi;Frank Van Breusegem
通讯作者：
Frank Van Breusegem

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通讯作者：
鵜飼亮伍，中川千春，上村葉月，深津萌々花，橋本美涼，海老原章郎，中川寅