植物生体膜の亜鉛輸送システムの解析

植物生物膜中锌转运系统的分析

基本信息

批准号：
10J01010
负责人：
河内美樹
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Nagoya University (2011)Kobe University (2010)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2012
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J01010/
关键词：
亜鉛膜輸送体液胞国際研究者交流ドイツ

项目摘要

<新規亜鉛輸送体の機能解析>酵母の亜鉛輸送体ZRT3は液胞膜に局在し、液胞内の亜鉛を細胞質に輸送することで、亜鉛欠乏耐性に重要な役割を果たしている事が報告されている。しかし植物では液胞から細胞質へ亜鉛を輸送する亜鉛輸送隊は同定されていない。そこで、Arabidopsis thalianaの中でZRT3と相同性の高いZIPタイプの輸送隊At3g20870(ZTP29)とAt3g08650(ZIP13)を液胞膜型亜鉛供給輸送隊の候補として研究を行ってきた。しかしこれまでの研究でZIP13はERに局在する事が明らかになった。また他の研究グループからZTP29もERに局在すること、そして、ZTP29は塩耐性に関わりT-DNA挿入欠損株は塩感受性になるとの報告がされた。そこでZIP13のT-DNA挿入株の塩耐性試験を行ったが、野生株よりも顕著な塩耐性の低下は見られなかった。しかし、GUSを用いたプロモーター解析では、125mM NaCl存在下でZIP13の発現が通常条件よりも増加している事が観察された。今後、ZIP13とZTP29の二重欠損株を用いてさらに解析を進める予定である。<液胞膜型亜鉛輸送体AtMTP1の機能解析>これまでの変異導入解析で基質選択性に関わるアミノ酸残基、活性調節に関わるアミノ酸残基が明らかになった。これらのアミノ酸残基を複数箇所同時に変異導入した変異型MTP1を作成して、酵母異種発現系をもちいてZn,Cd,Co,Fe,Mn耐性試験を行った。一カ所に変異を加えたときと同程度の金属耐性を示し、複数箇所に変異を加えたことにより酵母の金属耐性が顕著に増加する事はなかった。今後は、変異型MTP1を発現させた酵母から液胞膜を調整して、金属の輸送速度、親和性を測定することでより詳細に解析を進める。

<新型锌转运蛋白的功能分析> 据报道，酵母锌转运蛋白ZRT3位于液泡膜中，通过将液泡中的锌转运至细胞质，在锌缺乏耐受性中发挥重要作用。然而，在植物中尚未鉴定出将锌从液泡转运至细胞质的锌转运蛋白。因此，我们一直在研究与ZRT3高度同源的ZIP型转运蛋白At3g20870 (ZTP29)和At3g08650 (ZIP13)，作为拟南芥液泡膜型锌供应转运蛋白的候选者。然而，之前的研究表明 ZIP13 定位于 ER。其他研究小组也报道，ZTP29也定位于内质网，并且ZTP29参与耐盐性，并且T-DNA插入缺陷的菌株变得对盐敏感。因此，我们对ZIP13 T-DNA插入菌株进行了耐盐性测试，但与野生菌株相比，没有观察到耐盐性明显下降。然而，在使用 GUS 的启动子分析中，观察到与正常条件相比，在 125mM NaCl 存在下 ZIP13 的表达增加。未来，我们计划使用 ZIP13 和 ZTP29 双缺陷菌株进行进一步分析。 <液泡膜锌转运蛋白AtMTP1的功能分析> 之前的突变分析揭示了参与底物选择性和活性调节的氨基酸残基。通过在多个位点同时突变这些氨基酸残基来创建突变体MTP1，并使用酵母异源表达系统进行Zn、Cd、Co、Fe和Mn抗性测试。酵母表现出与在一个位置进行突变时相同水平的金属耐受性，并且当在多个位置进行突变时，酵母的金属耐受性没有显着增加。未来，我们将通过从表达突变体MTP1的酵母中制备液泡膜并测量金属转运速率和亲和力来进行更详细的分析。