Identification of a receptor of a plant signal compound using new method for target protein identification

• Project/Area Number: 17K07768
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Bioorganic chemistry
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture (2019); Hokkaido University (2017-2018)
• Principal Investigator: TAKAHASHI Kosaku 東京農業大学, 応用生物科学部, 教授 (30374622)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松浦 英幸 北海道大学, 農学研究院, 教授 (20344492)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2017: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: 標的タンパク質 / 生理活性物質 / アフィニティークロマトグラフィー / ペプチドマスフィンガープリンティング / ウェスタンブロッティング / nano LC-MS/MS / プローブ / リンカー / ケミカルバイオロジー / シグナル伝達物質

Outline of Final Research Achievements

A method to identify a target protein of a bioactive compound using a probe, which has an azido group, was developed. Using this method, V-ATPase B subunit 2 and V-ATPase in rice were identified as binding proteins of azahypoxanthine, which is a plant growth promoter. Additionally, AtTrxh3, a thioredoxin in Arabidopsis thaliana, has been identified as a binding protein of abscisic acid, which is a plant hormone. It is shown that this method is effective in identifying a target protein of a bioactive compound.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

小さな官能基のアジド基を生理活性物質に導入したプローブを用いることで、標的タンパク質とプローブの親和性をできるだけ保ちつつ標的タンパク質を同定する方法を開発した。本方法により、植物生長促進物質のアザヒポキサンチンの結合タンパク質が同定された。この結果は、作物の収量を増加させるメカニズムの解明につながる。また、チオレドキシンは植物のストレス応答に関わっていることが知られている。チオレドキシンが植物ホルモンの一種であるアブシジン酸の結合タンパク質であるという結果は、アブシジン酸の新たな生理活性発現機構の解明にもつながる。

Research Products

• [Journal Article] Identification of recombinant AtPYL2, an abscisic acid receptor, in E. coli using a substrate-derived bioactive small molecule, a biotin linker with alkyne and amino groups, and a protein cross-linker (2019)
  • Author(s): Anabuki Tomoaki、Ito Yusuke、Ohashi Keisuke、Takasuka Taichi E.、Matsuura Hideyuki、Takahashi Kosaku
  • Journal Title: Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters Volume: 29 Issue: 21 Pages: 126634-126634
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2019.126634
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 光親和性標識基を用いない新規な標的タンパク質検出法 (2019)
  • Author(s): 穴吹友亮、高橋公咲
  • Journal Title: アグリバイオ Volume: 3 Pages: 346-350
  • NAID: 40021921169
• [Presentation] 新たなアブシジン酸結合タンパク質の同定 (2019)
  • Author(s): 穴吹友亮、大橋慧介、高須賀太一、松浦英幸、高橋公咲
  • Organizer: 植物化学調節学会第54回大会
• [Presentation] 新規なリンカーとタンパク質架橋剤を用いる生理活性化合物の標的タンパク質精製法 (2019)
  • Author(s): 穴吹友亮, 伊藤祐輔, 塚原美宙, 高須賀太一, 岡本昌憲, 松浦英幸, 高橋公咲
  • Organizer: 日本農芸化学会 2019年度大会
• [Presentation] 新規なリンカーとタンパク質架橋剤を用いる生理活性化合物の標的タンパク質解析 (2018)
  • Author(s): 穴吹友亮, 伊藤祐輔, 塚原美宙, 高須賀太一, 岡本昌憲, 松浦英幸, 高橋公咲
  • Organizer: 第60回天然有機化合物討論会