サイトカイニン情報伝達系におけるHis-Aspリン酸リレーの役割

• Project/Area Number: 12142207
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 柿本 辰男 大阪大学, 理学研究科, 助教授 (70214260)
• Project Period (FY): 2000 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥32,500,000 (Direct Cost: ¥32,500,000); Fiscal Year 2004: ¥9,700,000 (Direct Cost: ¥9,700,000); Fiscal Year 2003: ¥9,200,000 (Direct Cost: ¥9,200,000); Fiscal Year 2002: ¥6,800,000 (Direct Cost: ¥6,800,000); Fiscal Year 2001: ¥6,800,000 (Direct Cost: ¥6,800,000)
• Keywords: サイトカイニン / リン酸リレー / ヒスチジンキナーゼ / リン酸化 / サイトカイニン受容体 / CRE1 / 受容体 / CKH2 / CHD3 / 情報伝達 / AHK2 / AHK3 / シロイヌナズナ / 2成分制御系 / CKI1 / オーキシン

Research Abstract

サイトカイニンは、組織培養下では細胞の増殖に必須であり、細胞分化にも重要な働きを持つ重要な調節因子と考えられてきた。昨年度の研究において、シロイヌナズナに存在する3つのサイトカイニン受容体を破壊した変異体は、サイトカイニンに応答しないことを示した。このことは、基本的に三つのサイトカイニン受容体だけによってサイトカイニンが受容されていることを示すと共に、サイトカイニンは実際に植物の成長に重要な役割を果たしていることを示している。本年度は、サイトカイニン受容体からの情報伝達の仕組みについて調べた。サイトカイニンの受容体はヒスチジンキナーゼであり、サイトカイニンにより活性化されるとATPのリン酸基をリン酸基転移メディエーター(AHP1-AHP5)に転移する活性をもつと考えられている。本年度は、サイトカイニン受容体の活性をin vitroで調べる実験系を開発した。baculovirusを用いた発現系を用いることにより昆虫細胞SF9でCRE1を発現させ、SF9の膜画分を実験に用いた。[γ32P]ATP、CRE1を含む膜画分、及び精製リコンビナトAHP1をインキュベートすると、サイトカイニン存在下でのみAHP1はリン酸化され、CRE1はサイトカイニン依存的にリン酸基転移活性を持つことが示された。また、サイトカイニン非存在下では、CRE1はAHP1に対して脱リン酸化酵素活性を持つ。サイトカイニンを結合出来ない突然変異体であるCRE1(T278I)は、常に脱リン酸化活性を持っていた。正常なCRE1遺伝子を持たない植物中では、この変異体遺伝子はサイトカイニン応答に抑制的に働く。これらのことを総合すると、植物の中では、リン酸リレー系は双方向リン酸リレーネットワークを形成しており、サイトカイニン受容体は、リン酸ロードの状態を正と負に制御していると考えられる。

Research Products

• [Journal Article] In planta functions of the Arabidopsis cytokinin receptor family. (2004)
  • Author(s): Higuchi, Masayuki
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci U S A 101 Pages: 8821-8826
• [Book] 植物の環境応答と形態形成のクロストーク (2004)
  • Author(s): 柿本辰男(共著)
  • Total Pages: 230
  • Publisher: シュプリンガーフェアラーク東京
• [Publications] Miyawaki, kaori: "Expression of cytokinin biosynthetie isopentenyltransferase genes in Arabidopsis : tissue specificity and regulation by auxin, cytokinin, and nitrate."The Plant Journal. 37. 128-138 (2004)
• [Publications] Kakimoto, Tatsuo: "Perception and signal transduction of cytokinins"Annual Review of Plant Biology. 54. 605-627 (2003)
• [Publications] Kakimoto, Tatsuo: "Biosynthesis of cytokinins"Journal of Plant Research. 116. 233-239 (2003)
• [Publications] Tatsuo Kakimoto: "Perception and signal transduction of cytokinins"Regulation of Plant Growth and Development. 38. 48-57 (2003)
• [Publications] 柿本 辰男(共著): "植物の環境応答と形態形成のクロストーク"シュプリンガーフェアラーク. 230 (2004)
• [Publications] 柿本 辰男(共著): "植物ホルモンのシグナル伝達"秀順社(印刷中). (2004)
• [Publications] KAKIMOTO, Tatsuo: "Perception and signal transduction of cytokinins"Annual Review of Plant Biology. 54(In press). (2003)
• [Publications] Kakimoto, Tatsuo: "Biosynthesis of cytokinins"Journal of Plant Research. (in press).
• [Publications] 柿本辰男 (共著): "蛋白質核酸酵素別冊植物の形づくり"共立出版. 1784 (2002)
• [Publications] Kakimoto, T: "Identification of Plant Cytokinin Biosynthetic Enzymes as Dimethylallyldiphosphate : ATP/ADP Isopentenyltransferases"Plant Cell Physiol.. 42. 675-677 (2001)
• [Publications] 柿本辰男: "植物ホルモン、サイトカイニンの受容体"細胞工学. 20. 997-999 (2001)
• [Publications] KUBO M: "The CYTOKININ-HYPERSENSITIVE genes of Arabidopsis negatively regulate the cytokinin-signaling pathway for cell division and chloroplast development."Plant Journal. 23(3). 385-394 (2000)
• [Publications] I NOUE T: "Identification of CRE1 as a cytokinin receptor from Arabidopsis."Nature. 409. 1060-1063 (2001)