〒464-8601 古屋市千種区不老町 TEL:052 789 5111 代表 http://www.nagoya-u.ac.jp/
植物 液胞構造 多様性 可変性を観察 こ 成功
分子を可視化 緑色蛍光 ン 質 諸刃 剣 あ
ン 質 緑色蛍光 ン 質(GFP)を組入 可視化 方法 生 科 学 不可欠 。 古屋大学大学院生 農学研究科 瀬上紹嗣博士 前島正義教 授 研究 ルー GFP を植物 液胞膜 ロトンポン 組入 GFP 分子 士 二量体を形成 こ 膜を接着させ 人為的 影響 生 ル 液胞内構造 形成さ こ を見出 ま た。そ 二量体化
いGFPを組入 こ 生細胞 液胞 構造 イナミッ 変化 姿 ロトンポン 若い細胞 糖含量 高い細胞 多い いう特徴を明
ま た。
本研究成果 2014年8月13日付 国際誌 The Plant Cell ラントセル オンライン速報版 掲載さ ま た。
植物 液胞構造 多様性 可変性を観察 こ 成功
分子を可視化 緑色蛍光 ン 質 諸刃 剣 あ
ポイント
○植物細胞内 あ 液胞
注
膜 水素イオン能動輸送を司 ン 質 H
+
ロホ ー
注
緑色蛍光 ン 質(GFP)
注
を組入 こ 分子 液胞膜 可視化 成功 ま た。
○通常 GFPを利用 GFP 結合 二量体を形成 いう特性 人為的 膜構造 生 こ を明 ま た。
○二量体化 いGFPを酵素 組入 観察 ル 観察さ 液胞 中 板状 筒状 構造 生 相互 変換 姿を ル イ 観察 こ 成功 ま た。
要旨
ン 質分子 そ まま 見 こ ませ ーベル賞 輝く 村脩博士 発見 たオワン ラ 由来 緑色蛍光 ン 質 GFP を 目的 ン 質 遺伝子 学的 結合さ
せ こ 目的分子 生物 組織 多い 細胞 こ 存 時間的
う 変化 を 生 た生物を対象 観察 う 生 科学を飛躍させま た。 古屋大学大学院生 農学研究科 瀬上紹嗣博士 前島正義教授 研究 ルー 植物 液 胞膜 存 液胞 いう大 細胞内オル ラ 内部を酸性化 ロトンポン 水素イオ ン能動輸送体 注目 そ ン 質分子 機能を維持 たまま GFP 結合させ こ 成 功 ロトンポン 細胞 多い を明 け く 液胞 形状 動態を明
ま た。
研究 過程 大 ポイントを発見 ま た。 ま 分子 GFPを連結させ 可視化 方法 世界 研究者 応用 いま 天然 GFP 2 分子 結合 二量体を形成 性質 あ そ た 液胞 膜 あ GFP 互い 結合 膜を接着 多数 さ 球状構造 ル ： 電球 意 形成さ こ を見出 た 。あ まま 細胞を解明 いう GFP
人為的 構造物を形成 まう 動植物微生物を問わ 生 科学 実験上留意 べ 特性 いえま 。
そこ 瀬上博士 二量体化 い GFP を ロトンポン 組入 こ ル い状 態 観察 細胞分裂後 若い細胞 さ 液胞 構造を変化させ い 姿 具体的 液胞 中 板状 筒状 あ い 胞状構造 相互 変換 イナミッ 姿を捉え こ 成功 ま
た。こ ま 電子顕微鏡 観察 液胞 構造 議論さ ま た 生 た植物 ル イ 観察 液胞形態 変動を理解 う ま た。 え こ ロトン ポン 若い細胞 糖含量 高い細胞 多いこ を見出 ま た。
背景
植物細胞 動物細胞 比べ 数十 千倍 容積を ま 成熟細胞 容積 90％以上 液胞 細胞 器官 オル ラ 占 いま 。こ 液胞 中 液胞膜 種 水素 イオン輸送ポン ロトンポン 機能 酸性 いま 。H+-ATPase H+- ロ
ホ ー 機能上 役割分担を明 た 特 H+- ロホ ー 細胞 多く存 機能 い 情報 求 いま た。また 分裂後 若い さ 細胞 100 倍以上 増大 過程 液胞 う 形状を変化させ いく 解明 必要 た。
わ 液胞 増大 植物 成長 欠 せ い ロセ あ ま 。
こう た背景 中 H+- ロホ ー を可視化 動態を明 た 緑色蛍光 ン 質(GFP) 連結 た分子を植物 入 ま た。 限 生理的 あ まま 植物 を観察 こ 要 GFPを連結 酵素 機能を保持 発現細胞 特徴 本来 状況を反映 発現量 通常植物 程度 あ こ 条件を克服 こ 求 いま た。 こう た課題を克服 た 最後 壁 GFP自身 相互 連結 二量体を形成 い う特性を いう た。結果的 GFP 膜 接着を誘 いう人為的 現象を証明
こ こ 課題を克服 た 二量体を形成 い単量体型 GFP を酵素 連結 遺伝子 入 解析を進 必要 あ ま た。
成果 意義
緑色蛍光 ン 質(GFP)を研究対象 ン 質 組入 生物あ い 細胞 遺伝子 入 分子 挙動を蛍光顕微鏡あ い 共焦 ー 顕微鏡 観察 いう手法 生 科学 基本研究手法 一 いま 。試験管 中 く 生 た生物 細胞 可視化 た ン
質分子を解析 こ 時空間 ベル 大量情報を得 こ ま 。 回 実験 GFP自身 二量体を形成 こ 細胞 中 構造を変化させ まうこ
明 ま た。従来 ル 緑色 光 電球 いう意味 論文 記載さ
いた液胞内 さ 球状構造 実際 GFP いうラベルを膜 ン 質 付け いたた 生 た人為的 あ こ を証明 ま た。
こ 研究 液胞 膜 存 液胞 中 水素イオン ロトン をエ ル ー 使 能 動的 組入 H+- ロホ ー を可視化 対象 いま 。GFP ミ 酸配列 中 分子 士 結合 部分 ミ 酸 残基 を置換 た単量体型 GFP を H+- ロホ ー
組入 観察 た こ ル 検出さ い いう結果 踏まえ ル 人 的 産 物 あ 結論を 出 ま た。こ 生物種を問わ 世界 ン 質可視化研究を い 科学者 伝え べ 内容 あ 単量体型 GFP を使用 こ 問題を回避 こ を示
GFP 価値を 確 貴 成果 あ ま 。
そ 正 く観察 たH+- ロホ ー 存 様式や可視化 た液胞 観察 分裂 後 さ 細胞 さ 液胞 多数存 液胞膜 表面積を確保 い こ 細胞 成長
た 液胞 融合 巨大化 いくこ そ ロセ 液胞膜 陥入構造 板構造 筒状構造 相互 変換 い こ そ 変換 トラン ュオラ ラン 知 構 造 原型 い こ を明 ま た。
発表雑誌 著者
国際誌 The Plant Cell ラントセル 2014年8月13日付オンライン速報版 掲載 doi: 10.1105/tpc.114.127571
http://www.plantcell.org/
論文 イトル
Dynamics of Vacuoles and H+-Pyrophosphatase Visualized by Monomeric Green Fluorescent Protein in Arabidopsis: Artifactual Bulbs and Native Intravacuolar Spherical Structures
著者
Shoji Segami, Sachi Makino, Ai Miyake, Mariko Asaoka, and Masayoshi Maeshima
研究 ルー
本研究 瀬上紹嗣 牧 沙知 宅愛 浅岡真理子 前島正義 い 古屋大学農学部 び生 農学研究科 共 研究 実施さ ま た。
発表者
瀬上 紹嗣 古屋大学大学院生 農学研究科博士研究員 牧 沙知 元 古屋大学農学部 学部学生
宅 愛 元 古屋大学大学院生 農学研究科博士課程前期課程 大学院学生 浅岡 真理子 古屋大学大学院生 農学研究科博士課程後期課程 大学院学生 前島 正義 古屋大学大学院生 農学研究科 教授
異 GFPを使用 観察 た細胞 比較
二量体化 GFPを酵素 ロトンポン 連結 観察
強い緑色 バルブ 電球 意 と呼 構造。細胞壁 紫色 染めています。 右 単量体型GFPを ロトンポン 連結 観察
バルブ 観察さ ませ 。複雑 液胞形態 見えます。細胞 成長す とこ ら 小さ 液胞 巨 大化してい ます。
い ロイ ナ ナ芽生え を観察 いま 。
用語解説 注 液胞
植物細胞 存 成熟細胞 体積 90％以上を占 巨大オル ラ 。液胞 中 当面必要 い無機イオン 糖 貯蔵 ン 質 ント ン 植物 防御物 質 を集積 いま 。こう た物質集積 浸透 を高 細胞を成長させ 駆動力
いま 。果物 糖 花弁 色素 イ 貯蔵 ン 質 液胞 蓄積 いま 応 用面 要 オル ラ 。液胞膜 こう た成分を選択的 輸送 多様 輸送装置 組 込ま いま 図 参照 。液胞 中 酸性条件 機能を発揮 水分解酵素 多種類存
いま 。
図 植物 液胞 膜輸送 テ 模式図
注 H
+-
ロホ ー
ロ ン酸 無機成分を 水分解 得 エ ル ーを利用 水素イオン ロト ン を液胞 中 能動輸送 液胞内 酸性度を維持 いま 。 ロ ン酸 酸 ン 質 細胞壁 高分子合成 過程 副産物 生 ま 。こ を 燃え エ ル ー 利用 H+- ロホ ー 。液胞を酸性化 こ 内部 多様 水分解系酵 素 機能発現 不可欠 あ さ 液胞膜を ロトン 濃度勾配を維持 いう意味 あ ま 。液胞 中 集積 い ロトン 細胞質側 出 反応 ナト ウ イオン を 液胞 中 能動輸送 反応 共役 いま 。 耐塩性植物 液胞 酸性 あ こ 不可欠 。
注 緑色蛍光 ン 質(GFP)
ーベル賞 輝く 村脩博士 オワン ラ 見出 た緑色蛍光 ン 質 。 ミ 酸238個 均的 イ ン 質 特徴 励起光を照射 緑色 蛍光を発
あ ま 。決 さ 分子 あ ませ こ GFPを連結 こ 目的 ン 質 機能 低 ー 少 くあ ませ 。
図 二量体化 たGFP 膜を接着させ い 状況を示 模式図 。GFP 酵素 ロトン ポン H
+-PPase
元分子構造を反映 いま 。
図 H+- ロホ ー 連結 たGFP 二量体を形成 膜を接着 い 。
