緑葉液胞のMATE型トランスポータのアルカロイド輸送能とシンク機能分化

绿叶液泡中MATE型转运蛋白的生物碱转运能力和库功能分化

基本信息

批准号：
19039019
负责人：
矢崎一史
金额：
$ 2.69万
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：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

植物の生産するアルカロイドは、強い細胞毒性を有し、補食生物や病原微生物から植物を守っているとされる。アルカロイドは液胞内に隔離されることが多いが、これによりアルカロイドを安全に生産・蓄積しながら傷害ストレス時にはその機能が果たせる。タバコのアルカロイドであるニコチンは、傷害応答等に応答し根で生産誘導され、葉に転流されて高蓄積する。申請者は、タバコ培養細胞BY2のニコチン生産がジャスモン酸で誘導されることを利用し、ニコチントランスポータの候補遺伝子としてMATEのcDNA3種を得た。本研究ではMATE蛋白について、その液胞局在とニコチン輸送機能を生化学的に解明し、根からのアルカロイド転流の分子機構の解明と、アンローディング時の物質移動の実態を突き止め、障害・感染応答に寄与する液胞機能について明らかにすることを目的とした。Nt-T401(NtJAT-1と命名)については、特異的ペプチド抗体を用いて緑葉の液胞に局在すること、また酵母において発現させ明確なニコチン輸送活性を示すことを証明した。また、プロテオリポソーム再構成系を用いて、プロトン/ニコチン対向輸送体であることを示した。Nt-C215は通常の育成条件下ではほとんど発現が見られないのに対し、ジャスモン酸投与で特異的、かつ飛躍的に発現が上昇することが判明した。またその発現組織は葉に特異的であり、他の組織では全く検出されなかった。なお、この遺伝子に関しては、パラログが存在しており、アミノ酸配列がわずかに異なるものが約3:1の割合で発現していた。Nt-T449に関しては、ジャスモン酸に応答して茎での発現のみが上昇することが判明した。それぞれの発現パターンは特有であり、高次機能としては別々の役割を果たしていることが示唆された。

据说由植物产生的生物碱具有高度的细胞毒性，并保护植物免受辅助生物和致病性微生物的侵害。生物碱通常在液泡中分离出来，这使它们可以在损伤压力期间执行其功能时安全地产生和积累生物碱。尼古丁是烟草中的生物碱，是在根部生产的，以响应损伤反应，并将其转移到叶片中以积累。申请人利用了用茉莉酸在烟草培养的细胞中诱导尼古丁的产生，并获得了三种类型的伴侣CDNA作为尼古丁转运蛋白的候选基因。这项研究旨在阐明伴侣蛋白的液泡定位和尼古丁转运功能，以阐明生物碱易位从根部易位的分子机制，以识别卸载过程中的实际传质状态，并阐明对疾病和感染反应的液泡功能。 NT-T401（命名为NTJAT-1）已证明使用特定的肽抗体定位于绿叶的液泡，并在酵母中表达以表现出独特的尼古丁转运活性。此外，使用蛋白质体的重构系统表明它们是质子/尼古丁对应物转运蛋白。虽然在正常育种条件下几乎不表达NT-C215，但发现在给药时，jasmonate的表达明确而显着增加。表达的组织也是特异性的，在任何其他组织中均未检测到。关于该基因，存在旁系同源物，并且略有不同的氨基酸序列以约3：1的速度表达。关于NT-T449，发现仅响应茉莉酸而增加了茎中的表达。有人提出，每个表达模式都是唯一的，并且在高阶函数中起着独立的作用。