高等植物のタンパク質の旅路とその運命?細胞内小胞輸送ネットワークから考える?

高等植物中蛋白质的旅程及其命运？考虑细胞内囊泡运输网络？

基本信息

批准号：
15032221
负责人：
佐藤雅彦
金额：
$ 2.82万
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：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15032221/
关键词：
SNARE Vacuole Membrane traffic Arabidopsis GFP シロイヌナズナ細胞内小胞輸送細胞内小胞

项目摘要

タンパク質は、小胞体で合成された後、細胞内小胞輸送経路に従って、目的地まで運ばれて初めて正しく機能することができる。高等植物細胞においては、細胞内小胞輸送経路は高度に発達いることが知られているが、小胞輸送経路の詳細に関しては、その多くが不明である。我々は、高等植物の小胞輸送経路を分子レベルで解明することを目的として、輸送小胞が標的膜と融合するときに働くSNARE分子に注目して研究を進めている。現在までに、シロイヌナズナのゲノム中に存在するSNAREをコードする遺伝子の転写産物全て(54種類)をRT-PCR法にてクローニングすることに成功した。その後、それらのGFP融合タンパク質あるいはYFP, RFP融合タンパク質を発現するベクターを構築し、それらをシロイヌナズナ培養細胞に、一過的に発現させることにより、細胞内における局在を全て明らかにした。今回、特に、ポストゴルジ網(TGN, early endosome, late endosome, vacuole)に存在するSNARE分子の全容が明らかになった。それによると植物のTGNは動物、酵母などとは違い、ゴルジ体と離れて存在すること、TGNに存在するSNARE、AtVTI11とAtVTI13は、それぞれ細胞膜、液胞膜にも存在し、ゴルジ体以降の輸送経路がTGNで分岐しているらしいこと。Late endosomeと液胞膜には同じSNAREが存在するが、early endosomeには違った種類(Vamp727)が存在することなどがわかった。また、early endosome, late endosomeに存在するRabタンパク質Ara7,Ara6との局在をリアルタイムで観察し、同時に比較することにより、early endosomeが連続的に成熟することによりlate endosomeへと変化することを明らかにした。

蛋白质在内质网合成后，必须沿着细胞内囊泡运输路线运输到目的地才能正常发挥作用。尽管已知细胞内囊泡转运途径在高等植物细胞中高度发达，但囊泡转运途径的许多细节仍然未知。为了在分子水平上阐明高等植物中的囊泡转运途径，我们正在开展以 SNARE 分子为重点的研究，这些分子在转运囊泡与目标膜融合时发挥作用。迄今为止，我们已经使用 RT-PCR 成功克隆了拟南芥基因组中存在的编码 SNARE 的基因的所有转录本（54 种类型）。随后，构建了表达这些GFP融合蛋白或YFP、RFP融合蛋白的载体，并通过在拟南芥培养细胞中瞬时表达它们，阐明了它们在细胞内的定位。这次，高尔基体后网络（TGN、早期内体、晚期内体、液泡）中存在的 SNARE 分子的完整情况已经阐明。根据这项研究，与动物和酵母不同，植物的TGN与高尔基体分开存在，并且TGN中存在的SNARE AtVTI11和AtVTI13也分别存在于细胞膜和液泡膜中，并且TGN植物的运输路线似乎与高尔基体分开存在。我们发现晚期内体和液泡膜中存在相同的 SNARE，但早期内体中存在不同类型（Vamp727）。此外，通过实时观察早期和晚期内体中存在的 Rab 蛋白 Ara7 和 Ara6 的定位并同时比较它们，我们发现早期内体通过持续成熟而转变为晚期内体。