植物細胞の液胞タンパク質の大量集積に関与するメンブレントラフィック

膜运输参与植物细胞中液泡蛋白的大量积累

基本信息

批准号：
16044224
负责人：
嶋田知生
金额：
$ 3.97万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

高等植物の種子には発芽後の窒素源として、種子貯蔵タンパク質が大量に蓄積している.これらの貯蔵タンパク質は種子の登熟期に小胞体でプロ型前駆体として合成され,タンパク質蓄積型液胞に運ばれ,プロセシングを受けて成熟型になる.私達はタンパク質蓄積型液胞への輸送には選別輸送レセプターAtVSR1が機能することを明らかにしている.本研究ではシロイヌナズナ変異体を用い,大量に合成・輸送される種子貯蔵タンパク質のメンブレントラフィック機構の解析を行った.AtVSR1のノックアウト変異体と同様に貯蔵タンパク質の前駆体を細胞外に異常分泌するmag1変異体の原因遺伝子はVPS29ホモログであった.VPS29はレトロマー複合体の構成因子の1つであり,データベース検索の結果,シロイヌナズナゲノムにレトロマー構成因子は保存されていた.別の構成因子であるVPS35はシロイヌナズナに3つ遺伝子が存在し,そのうち特定の二重変異体でmag1変異体と同様の表現型が観察された.植物においてもレトロマーが機能し,AtVSR1のリサイクルを介して貯蔵タンパク質の輸送に関与していることが判明した.一方,細胞内に貯蔵タンパク質前駆体を蓄積するmag2変異体の原因遺伝子は酵母TIP20/動物RINT1のホモログであった.酵母TIP20はtethering factorでゴルジ体から小胞体への逆行輸送に関わる因子である.酵母ツーハイブリッド法により,MAG2タンパク質が小胞体SNAREであるAtUfe1及びAtSec20と相互作用することが判明した.さらに,これまでに単離した4種類の変異体種子の電子顕微鏡観察を行った。これらはmag2変異体と同様に,貯蔵タンパク質の分泌は見られず,細胞質に電子密度の高いコアを含む新規構造体が観察された.この構造体の周囲にはリボソームが付着しており,小胞体由来であると考えられた.これらの変異体では貯蔵タンパク質の小胞体からの輸送過程に異常があると考えられた.

发芽后，大量的种子储存蛋白积聚在较高植物的种子中，作为氮的来源。在种子的成熟阶段，这些储存蛋白被合成为内质网中的促型前体，并将其转运到蛋白质利用的液泡中，并经过加工以成熟。我们已经揭示了分类传输受体ATVSR1可运输蛋白质资料液泡。在这项研究中，我们使用拟南芥突变体分析了大量合成和运输的种子储存蛋白的膜交通机理。与ATVSR1的基因敲除突变体相似，MAG1突变体的致病基因异常分泌储存蛋白的前体细胞外含量是VPS。这是一个同源物。 VPS29是曲面复合物的组成因子之一，数据库搜索表明，逆转录组成分是在拟南芥基因组中保守的。另一个组成因子VPS35在拟南芥中具有三个基因，并且在特定的双突变体中观察到了与MAG1突变体相似的表型。发现回合在植物中起作用，并通过回收ATVSR1参与储存蛋白的运输。同时，在细胞中积累储存蛋白前体的MAG2突变体的致病基因是酵母Tip20/Animal Rint1的同源物。酵母Tip20是束缚的。这是从高尔基人到内质网的逆行转运的一个因素。已经发现MAG2蛋白与该因子中的内质网和ATSEC20相互作用。此外，到目前为止，在分离的四个突变种子上进行了电子显微镜。像MAG2突变体一样，未观察到储存蛋白的分泌，并且在细胞质中观察到包含具有高电子密度的核心的新结构。核糖体附着在该结构周围，被认为是源自内质网。这些突变体被认为在内质网的储存蛋白的转运过程中具有异常。