植物の免疫応答における移動性化学シグナルと輸送体の同定に関する生物有機化学

• Project/Area Number: 15J02984
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Biomolecular chemistry
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 及川 貴也 東北大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2015-04-24 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2017: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2016: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2015: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 輸送体 / 二量体 / 植物ホルモン / 傷害応答 / タンパク質間相互作用 / ジャスモン酸 / 基質認識機構

Outline of Annual Research Achievements

申請者は，植物の防御応答に深く関与する植物ホルモン「ジャスモン酸イソロイシン（JA-Ile）」の輸送体JAT/GTR1/NPF2.10を見出した．興味深いことに，NPF2.10は植物の生長調節を担う植物ホルモン「ジベレリン酸」や食害に対する防御二次代謝産物として知られるグルコシノレートも輸送することが明らかになっている．この事実から，NPF2.10はJA-Ile，ジベレリン酸，グルコシノレートといった化学構造の全く異なる基質を輸送可能な多機能輸送体であることが示唆され，その活性調節および基質認識メカニズムに興味が持たれた．
前年度の研究により，NPF2.10の単量体・二量体形成が，リン酸化・脱リン酸化によって制御される事を明らかにした．より詳細な知見を得るために，野生型GTR1タンパク質，NPF2.10-T135Aタンパク質（恒常的非リン酸化模倣NPF2.10），NPF2.10-T135D（恒常的リン酸化模倣NPF2.10）をアフリカツメガエル卵母細胞に発現し，各基質に対する反応速度や基質親和性を導出した．また，蛍光タンパク質を融合したNPF2.10-T135Dの細胞内局在を共焦点顕微鏡によって確認したところ，NPF2.10-T135Dは細胞膜にほとんど局在していなかった．このことからNPF2.10の二量体化が自身の細胞膜局在を制御し，各基質の輸送を制御することが示唆された．
続いて申請者は，NPF2.10のヘテロ二量体形成による活性制御について検討した．シロイヌナズナにおいてNPFは53種類存在し，その組み合わせによって輸送体の性質や活性が変化することが考えられた．そこで酵母を用いたハイスループットスクリーニング系を確立し，ヘテロ二量体を形成することでNPF2.10の輸送活性を変化させ得るNPF輸送体の候補を探索した．その結果，候補輸送体を数種類見出した．

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Dimerization of GTR1 regulates their plasma membrane localization (2017)
  • Author(s): Ishimaru Yasuhiro、Washiyama Kento、Oikawa Takaya、Hamamoto Shin、Uozumi Nobuyuki、Ueda Minoru
  • Journal Title: Plant Signaling & Behavior Volume: 12 Issue: 6 Pages: 1334749-1334749
  • DOI: 10.1080/15592324.2017.1334749
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] GTR1 is a jasmonic acid and jasmonoyl-l-isoleucine transporter in Arabidopsis thaliana. (2017)
  • Author(s): Ishimaru, Y., Oikawa, T., Suzuki, T., Takeishi, S., Matsuura, H., Takahashi, K., Hamamoto, S., Uozumi, N., Shimizu, T., Seo, M., Ohta, H., and Ueda, M.
  • Journal Title: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry Volume: 81 Issue: 2 Pages: 249-255
  • DOI: 10.1080/09168451.2016.1246174
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The jasmonate-responsive GTR1 transporter is required for gibberellin-mediated stamen development in Arabidopsis (2015)
  • Author(s): H. Saito, T. Oikawa, S. Hamamoto, Y. Ishimaru, T. Utsumi, J. Chen, M. Kanamori, Y. Sasaki-Sekimoto, M. Shimojima, S. Masuda, Y. Kamiya, M. Seo, N. Uozumi, M. Ueda, H. Ohta, A
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 6 Issue: 1 Pages: 6095-6095
  • DOI: 10.1038/ncomms7095
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Iron deficiency regulated OsOPT7 is essential for iron homeostasis in rice (2015)
  • Author(s): K. Bashir, Y. Ishimaru, R. Nakanishi Itai, T. Senoura, M. Takahashi, G. An, T. Oikawa, M. Ueda, A. Sato, N. Uozumi, H. Nakanishi, and N. K Nishizawa
  • Journal Title: Plant Mol. Biol. Volume: 88 Issue: 1-2 Pages: 165-176
  • DOI: 10.1007/s11103-015-0315-0
  • Peer Reviewed
• [Presentation] アメリカネムノキの就眠を制御するK+チャネルSPORK2の機能解析 (2016)
  • Author(s): 及川貴也、石丸泰寛、宗正晋太郎、村田芳行、鷲山研人、浜本晋、魚住信之、吉川信幸、上田実
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
  • Place of Presentation: 札幌，札幌コンベンションセンター
  • Year and Date: 2016-03-27
• [Presentation] 外向き整流性 K+チャネル SPORK2 はアメリカネムノキの就眠運動を制御する (2016)
  • Author(s): 及川 貴也，石丸 泰寛，宗正 晋太郎，村田 芳行，鷲山 研人，浜本 晋，魚住 信之，吉川 信幸，上田 実
  • Organizer: 第57回植物生理学会
  • Place of Presentation: 盛岡，岩手大学
  • Year and Date: 2016-03-18
• [Presentation] 植物の生命現象を制御する膜輸送タンパク質の機能解析 (2016)
  • Author(s): 及川貴也
  • Organizer: 新学術領域「天然物ケミカルバイオロジー」地区ミニシンポジウム
  • Place of Presentation: 東京，東京農工大学
  • Year and Date: 2016-03-08
  • Invited
• [Presentation] GTR1はシロイヌナズナの傷害応答時にJA-Ileの移行に関与する (2016)
  • Author(s): 及川貴也、石丸泰寛、武石翔平（北大院・農）、松浦英幸（北大院・農）、高橋公咲（北大院・農）、浜本晋（東北大院・工）、魚住信之（東北大院・工）、清水崇史（理研・CSRS）、瀬尾光範（理研・CSRS）、太田啓之（東工大・生命理工学院）、上田実
  • Organizer: 第89回日本生化学会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県・仙台市）
• [Presentation] Wound-inducible GTR1 transporter is involved in JA-Ile translocation during wound response in Arabidopsis (2016)
  • Author(s): Takaya Oikawa, Yasuhiro Ishimaru, Syohei Takeishi, Hideyuki Matsuura, Kosaku Takahashi, Shin Hamamoto, Nobuyuki Uozumi, Takafumi Shimizu, Mitsunori Seo, Hiroyuki Ohta and Minoru Ueda
  • Organizer: International Workshop on Plant Membrane Biology 2016
  • Place of Presentation: Annapolis MD USA
• [Presentation] A voltage-dependent, slowly activated K+ channel involved in nyctinasty of Samanea saman (2015)
  • Author(s): Oikawa Takaya, Suzuki Takeshi, Ishimaru Yasuhiro, Hamamoto Shin, Munemasa Shintaro, Murata Yoshiyuki, Uozumi, Nobuyuki, Ueda Minoru
  • Organizer: PacifiChem2015
  • Place of Presentation: ホノルル，ハワイ，アメリカ合衆国
  • Year and Date: 2015-12-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] GTR1は傷害葉から非傷害葉へのJA‐Ile 移行に関与し、過剰なJA応答を制御する (2015)
  • Author(s): 及川貴也、石丸泰寛、鈴木健史、武石翔平、松浦英幸、高橋公咲、浜本晋、魚住信之、清水崇史、瀬 尾光範、太田啓之、上田実
  • Organizer: 第50回植物化学調節学会
  • Place of Presentation: 東京．東京大学
  • Year and Date: 2015-10-23
• [Presentation] JA-Ile 輸送体は，過剰な傷害応答を抑制する (2015)
  • Author(s): 及川貴也、石丸泰寛、鈴木健史、武石翔平、松浦英幸、高橋公咲、浜本晋、魚住信之、清水崇史、瀬 尾光範、太田啓之、上田 実
  • Organizer: 農芸化学会東北支部第150回大会
  • Place of Presentation: 仙台，東北大学
  • Year and Date: 2015-10-03
• [Presentation] アメリカネムノキの就眠運動に関わる外向きK+チャネルの電気生理学的解析 (2015)
  • Author(s): 及川貴也、鈴木健史、石丸泰寛、浜本晋、宗正晋太郎、村田芳行、魚住信之、上田実
  • Organizer: 日本ケミカルバイオロジー学会第10回年会
  • Place of Presentation: 仙台，川内萩ホール
  • Year and Date: 2015-06-10
• [Remarks] 【プレスリリース】高等植物の雄しべ発達過程を制御する植物ホルモン輸送体を発見
  • URL: http://www.sci.tohoku.ac.jp/news/20150205-3343.html