Molecular basis of bulk transport machinery playing key roles in lipid secretion in plant cells

散装运输机械的分子基础在植物细胞脂质分泌中发挥关键作用

基本信息

批准号：
19H05638
负责人：
矢崎一史
金额：
$ 106万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-06-26 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

植物は生理活性の高い数多くの二次代謝産物を特定の細胞から細胞外に分泌し、アポプラスト（細胞外スペース）に蓄積する。しかし、水に溶けない物質を含有した脂質一重膜の油滴が、どのようなメカニズムで水を主とするサイトゾルを細胞膜に向けて移動し、細胞を殺すことなく分泌されうるのか、その分子メカニズムは依然として未知のままである。本研究でモデル実験系として用いるムラサキの培養細胞は、重量あたり10%を超える脂溶性物質のシコニン誘導体を細胞外に分泌する。この系を用いて、植物細胞からの脂質のバルク輸送を司る輸送マシナリーの構成メンバーの同定と、輸送メカニズムの分子機構を明らかにすることを目的とする。本年度は、脂質分泌に広く関わる G-typeのABC輸送体（ABCG）を含むABC輸送体のムラサキ・ゲノムにおける全容を解明するため、トランスクリプトームを組み合わせて、ムラサキの全ABC輸送体のインベントリーを DNA Res. に発表した。その中に、ムラサキ特異的に増幅したABCGのクレードを見出し、ゲノム編集クローンの作成に進んだ。また、シコニン分泌がトリアシルグリセロール（TAG）をマトリックス脂質として細胞外分泌されることをJ. Exp. Bot. に論文化した。この論文では、植物細胞において分泌される分子と細胞内の貯蔵用TAGとでは、脂肪酸の組成が明確に異なることを報告した。なお、このTAG分泌は、ムラサキだけに特異的な現象ではなく、タバコ植物体でも同様に表皮細胞から分泌に特化したTAGが見出された。電子顕微鏡解析においては、昨年開発した改良型の化学固定法を利用して、膜ダイナミクスを阻害するサイトカラシンDやブレフェルジンAの効果を細胞内の油滴に着目してその効果を評価した。また、新規化学固定法の固定剤を凍結置換固定法に応用し、従来法よりも細胞内膜系が高コントラストで観察できることを確認した。

植物从特定细胞中分泌大量具有高度生理活性的次生代谢产物，并在质外体（细胞外空间）中积累。然而，含有水不溶性物质的单一脂质膜中的油滴通过什么机制将水基细胞质移向细胞膜并被分泌而不杀死细胞？本研究中用作模型实验系统的培养紫紫色细胞向细胞外分泌超过10%重量的紫草素衍生物，紫草素衍生物是脂溶性物质。使用该系统，我们的目的是确定控制植物细胞脂质大量运输的运输机械的组成成员，并阐明运输机制的分子机制。今年，为了阐明紫罗兰基因组中ABC转运蛋白的全貌，包括广泛参与脂质分泌的G型ABC转运蛋白（ABCG），我们将结合转录组，对所有的ABC转运蛋白进行盘点。紫色的 ABC 转运蛋白发表于 DNA Res。其中，他们发现了在 Murasaki 中专门扩增的 ABCG 进化枝，并着手创建了基因组编辑的克隆。此外，我们在 J. Exp Bot 上发表了一篇论文，指出紫草素是使用三酰甘油（TAG）作为基质脂质进行细胞外分泌的。在本文中，我们报道了植物细胞中分泌的分子和细胞内储存的 TAG 之间的脂肪酸组成明显不同。应该指出的是，这种 TAG 分泌并不是紫草特有的现象；在烟草植物中也发现了专门从表皮细胞分泌的 TAG。在电子显微镜分析中，我们使用了去年开发的改进的化学固定方法，通过关注细胞内油滴来评估抑制膜动力学的细胞松弛素 D 和布雷菲德菌素 A 的效果。此外，通过将新的化学固定方法的固定剂应用于冷冻替代固定方法，我们确认可以比传统方法以更高的对比度观察细胞内膜系统。

项目成果

期刊论文数量（53）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

ムラサキ代謝における4-coumaroyl-CoA ligaseの機能分担とシコニン生合成への関与

4-香豆酰辅酶A连接酶在紫紫色代谢中的功能划分及其参与紫草素生物合成

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
中西浩平;李豪;市野琢爾;巽奏;刑部敬史;渡辺文太;下村講一郎;矢崎一史
通讯作者：
矢崎一史

植物の脂溶性テルペン化合物の細胞外分泌

植物中脂溶性萜类化合物的细胞外分泌

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Iwaki Hirohisa;Kamiya Mako;Kawatani Minoru;Kojima Ryosuke;Yamasoba Tatsuya;Urano Yasuteru;矢崎一史
通讯作者：
矢崎一史

Isolation of Artemisia capillaris membrane-bound di-prenyltransferase for phenylpropanoids and redesign of artepillin C in yeast

DOI：
10.1038/s42003-019-0630-0
发表时间：
2019-10
期刊：
Communications Biology
影响因子：
5.9
作者：
R. Munakata;Tomoya Takemura;Kanade Tatsumi;Eiko Moriyoshi;Koki Yanagihara;A. Sugiyama;Hideyuki Suzuki;H. Seki;T. Muranaka;N. Kawano;K. Yoshimatsu;N. Kawahara;T. Yamaura;Jérémy Grosjean;F. Bourgaud;A. Hehn;K. Yazaki
通讯作者：
R. Munakata;Tomoya Takemura;Kanade Tatsumi;Eiko Moriyoshi;Koki Yanagihara;A. Sugiyama;Hideyuki Suzuki;H. Seki;T. Muranaka;N. Kawano;K. Yoshimatsu;N. Kawahara;T. Yamaura;Jérémy Grosjean;F. Bourgaud;A. Hehn;K. Yazaki

日本文化を支えた『紫』の染料植物

支持日本文化的紫色染料植物

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Koda Kinuko;Keller Sascha;Kojima Ryosuke;Kamiya Mako;Urano Yasuteru;Kaoru Tamada;矢崎一史
通讯作者：
矢崎一史

植物フェノール類の生理活性向上の鍵を握る二次代謝系プレニル化酵素

异戊烯化酶是一种次级代谢系统，是提高植物酚生理活性的关键

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Shihomi Masuda;Yuhki Yanase;Thasaneeya Kuboki;Satoru Kidoaki;Pangpang Wang;Soh Ryuzaki;Koichi Okamoto;Arima Yusuke;Kaoru Tamada;矢崎一史
通讯作者：
矢崎一史