植物の環境感覚:刺激受容から細胞応答まで - 文部科学省 科学研究費補助金 新学術領域研究 平成22年度~26年度

A02 公募研究:受容体・細胞応答機構

植物ミトコンドリアのカルシウム知覚と動態のライブイメージング解析

研究代表者 有村 慎一 東京大学大学院農学生命科学研究科・准教授 研究代表者ホームページ
連携研究者 堤 伸浩 東京大学大学院農学生命科学研究科・教授  

研究概要

 植物細胞は環境変化に応答して代謝を速やかに適応させる。その過程でミトコンドリアは細胞内の必要とされる位置へと移動し、形態を変化させ、同時に代謝上関連する他のオルガネラ(葉緑体、ペルオキシソームや小胞体)と適切な相対位置をとり接触をすると考えられている。植物ミトコンドリアは(動物ミトコンドリアと異なり)アクチン繊維に沿ったミオシンモーター蛋白質がその移動を担っており、MIRO (Mitochondrial Rho GTPase)が動態制御の重要因子であると考えられている。これらミオシンとMIROの両者にはカルシウム応答ドメインが存在し、ミトコンドリア表層において環境刺激のセカンドメッセンジャーであるカルシウム濃度変化を感知して、ミトコンドリアの移動および停止、融合や分裂といった形態変化を制御していると思われる。
 本研究では蛍光タンパク質FRETカルシウムセンサーCameleonにMIROのミトコンドリア表層局在シグナルをつけて植物細胞内に導入し発現させることで、個々のミトコンドリア表層において実際にミトコンドリアが知覚するカルシウム濃度変化とミトコンドリアの動態変化を同時に視覚化して解析する。また、ミトコンドリアとその他のオルガネラ動態を同時に観察解析することで、カルシウム濃度変化と複数種類のオルガネラ動態との関連を明らかにする。さらに、MIROのEF-hand欠失分子を発現させることなどにより、miroカルシウム制御不能細胞を作製し、そのミトコンドリア動態を比較検討し、カルシウムとMIROが制御するミトコンドリア動態の種類や様式を明らかにしたい。

図:概略図

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