光ゲートチャネルロドプシンが,保護細胞における陽子誘発カルシウム放出を誘発する

科学分野:

• 植物生物学
• 細胞生理学
• バイオ物理学

背景:

• 細胞溶液のpHとカルシウムイオン (Ca2+) のレベルは,刺激に反応して同時に変化することが知られている.
• 植物における陽子 (H+) とCa2+信号の正確な関係と相互依存性はよく理解されていません.

研究 の 目的:

• 植物細胞における陽子 (H+) とカルシウムイオン (Ca2+) の相互依存性を調査する.
• これらの信号を操作するためのツールとして,Hyphochytrium catenoidesからの光ゲートチャネルロドプシンHcKCR2の機能を調査する.

主な方法:

• アラビドプシスのガード細胞で発現するHyphochytrium catenoidsからの光ゲートHcKCR2イオンチャネルを利用した.
• 陽子 (H+) 伝導性,カルシウムイオン (Ca2+) 浸透性チャネルとしてのHcKCR2の機能を調査した.
• 光活性化による細胞質酸性化と,その後のCa2+の放出が観察された.

主要な成果:

• HcKCR2の光の活性化により,アラビドプシスの守護細胞における一時的な細胞酸性化が誘発された.
• この酸性化により,内プラズマ網膜からカルシウムイオン (Ca2+) が放出されます.
• 陽子 (H+) によって誘発されたCa2+信号は,Ca2+に依存するアニオンチャネルを通じた膜脱極化をもたらし,口腔運動のリモート制御を可能にしました.

結論:

• 植物細胞における陽子 (H+) 誘発カルシウムイオン (Ca2+) の新しくなったメカニズムが示された.
• 植物細胞内pHとCa2+シグナル伝達の分子メカニズムを解剖するための貴重なツールとしてHcKCR2を確立した.
• 光で活性化されたイオンチャネル活動を通して, 植物口腔のダイナミクスをリモート制御する可能性を示した.