Research Abstract
シロイヌナズナのMunc13-likeタンパク質は気孔開口を駆動するH+-ATPアーゼの細胞膜への移動を仲介する
A Munc13-like protein in Arabidopsis mediates H+-ATPase translocation that is essential for stomatal responses
2013年7月30日 Nature Communications 4 : 2215 doi: 10.1038/ncomms3215
植物は、表皮に存在する気孔の開閉を調節することによりCO2の取り込みと水分の喪失を制御している。気孔の開口は、孔辺細胞の細胞膜にあるH+-ATPアーゼの活性化によって開始される。H+-ATPアーゼ活性の調節機構がよく解明されているのとは対照的に、孔辺細胞のH+-ATPアーゼの細胞膜への移動についてはほとんど知られていない。本論文では、シロイヌナズナ（Arabidopsis）からこの移動に関わる遺伝子PATROL1を単離したことを報告する。この遺伝子は主要なH+-ATPアーゼであるAHA1の細胞膜への移動を制御している。PATROL1は、MUNドメインを持つタンパク質をコードしており、MUNドメインは動物でニューロンのエキソサイトーシスに備えて起こるシナプスのプライミングに関わることが知られている。光や乾燥などの環境刺激によって、PATROL1は細胞質区画と細胞膜近傍との間を行き来する。AHA1が細胞膜に局在して気孔が開口するには、PATROL1とAHA1の相互作用が必要である。PATROL1を過剰発現させた植物では気孔の開口応答が増幅し、その結果CO2同化効率が高まることによって植物の成長が促進される。
杉本(橋本) 美海1, 桧垣 匠2, 3, 八丈野 孝4, 永見 綾子1, 入江 真理1, 藤見 美穂1, 宮本 愛1, 秋田 佳恵2, 袮冝 淳太郎1, 白須 賢4, 馳澤 盛一郎2, 3 & 射場 厚1
- 九州大学 理学研究院 生物科学部門
- 東京大学大学院 新領域創世科学研究科 先端生命科学専攻
- 独立行政法人 科学技術振興機構 先端計測分析技術
- 独立行政法人 理化学研究所 植物科学研究センター
Plants control CO2 uptake and water loss by modulating the aperture of stomata located in the epidermis. Stomatal opening is initiated by the activation of H+-ATPases in the guard-cell plasma membrane. In contrast to regulation of H+-ATPase activity, little is known about the translocation of the guard cell H+-ATPase to the plasma membrane. Here we describe the isolation of an Arabidopsis gene, PATROL1, that controls the translocation of a major H+-ATPase, AHA1, to the plasma membrane. PATROL1 encodes a protein with a MUN domain, known to mediate synaptic priming in neuronal exocytosis in animals. Environmental stimuli change the localization of plasma membrane-associated PATROL1 to an intracellular compartment. Plasma membrane localization of AHA1 and stomatal opening require the association of PATROL1 with AHA1. Increased stomatal opening responses in plants overexpressing PATROL1 enhance the CO2 assimilation rate, promoting plant growth.
