Analysis on protein phosphatases that regulate turnover of ethylene biosynthesis ACC synthase

• Project/Area Number: 21H02185
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 39030:Horticultural science-related
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Mori Hitoshi 名古屋大学, 糖鎖生命コア研究所, 研究員 (20220014)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000); Fiscal Year 2023: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2022: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2021: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
• Keywords: エチレン / ACC合成酵素 / タンパク質ホスファターゼ / エチレン生合成 / タンパク質フォスファターゼ / フォスファターゼ / プロテインホスファターゼ / 翻訳後制御機構 / protein phosphatase / 翻訳後調節機構

Outline of Research at the Start

エチレン生合成に関する研究の中で明らかになっていない点は、エチレン生合成経路の鍵となるACC合成酵素のリン酸化状態による翻訳後制御機構である。本研究は、ACC合成酵素のリン酸化状態を制御するProtein Phosphataseを同定し、翻訳後制御機構を解析する。この成果によってエチレン生成調節機構を明らかにし、園芸作物の品質向上に資するための基盤的知見を得る。

Outline of Final Research Achievements

ACC synthase, ACS, which is rate limiting key enzyme of plant hormone ethylene biosynthesis is phosphorylated by protein kinase CDPK and MAPK respectively. Phosphorylated ACS is stable and dephosphorylated one is unstable in cell. Protein phosphatase, PP2A, consists of subunit A, B, C and B subunit recognizes substrate of specific phosphorylated protein. I tried to identify B” type subunit of PP2A type protein phosphatase in tomato as candidate that recognizes ACS as target. Some candidates of 16 kinds B subunits are selected, but cannot identify B” type subunit finally.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

リン酸化・脱リン酸化が酵素活性を左右することは既知であるが、ACC合成酵素のリン酸化は酵素活性に影響せず、酵素の分解に関与し細胞内の酵素量を制御するという新たな分子機構である。本課題で扱ったACC合成酵素のリン酸化を介した制御機構は、既知のプロテアソーム系とは、標的タンパク質を認識する機構が異なる新しいタンパク質分解系の制御機構である。この新しい機構が明らかにされることの学術的な意義は高く、生命科学の発展に大きく貢献できると期待できる。さらにACC合成酵素の調節機構の解明によって、PP2AのBサブユニットも制御の候補となり、PPaseを選抜マーカーとして利用でき実用面での意義も高い。

Research Products

• [Journal Article] A Small Compound, HYGIC, Promotes Hypocotyl Growth Through Ectopic Ethylene Response (2023)
  • Author(s): Murao M, Kato R, Kusano S, Hisamatsu, R, Endo H, Kawabata, Y, Kimura S, Sato A, Mori H, Itami K, Torii KU, Hagihara S, Uchida N
  • Journal Title: Plant Cell Physiol. Volume: 64 Issue: 10 Pages: 1167-1177
  • DOI: 10.1093/pcp/pcad083
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Triterpenoids in aerenchymatous phellem contribute to internal root aeration and waterlogging adaptability in soybeans (2023)
  • Author(s): Takahashi, H., Abo, C., Suzuki, H., Romsuk, J., Oi, T., Yanagawa, A., Gorai, T., Tomisaki, Y., Jitsui, M., Shimamura, S., Mori, H., Kaga, A., Ishimoto, M., Seki, H., Muranaka, T., Nakazono, M.
  • Journal Title: New Phytologist Volume: - Issue: 3 Pages: 936-948
  • DOI: 10.1111/nph.18975
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Heteromeric interactions of ripening-related ethylene receptors in tomato fruit (2022)
  • Author(s): Kamiyoshihara Yusuke、Achiha Yuki、Ishikawa Shin、Mizuno Shinji、Mori Hitoshi、Tateishi Akira、Huber Donald、Klee Harry
  • Journal Title: Journal of Experimental Botany Volume: 73 Issue: 19 Pages: 6773-6783
  • DOI: 10.1093/jxb/erac314
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 質量分析計を用いたMRM法によるトマトACC合成酵素タンパク質の検出・定量 (2024)
  • Author(s): 森 仁志
  • Organizer: 日本植物生理学会
• [Presentation] 質量分析計を用いたMRM法によるトマト接触刺激ACC合成酵素タンパク質の検出 (2024)
  • Author(s): 森 仁志
  • Organizer: 園芸学会
• [Presentation] Detection mass-spectrometry analysis of SlACS proteins of tomato by MRM (2023)
  • Author(s): Mori Hitoshi
  • Organizer: XII Symposium of ETHYLEN in Toulouse
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] トマト果実におけるエチレン受容体の複合体形成 (2023)
  • Author(s): 上吉原裕亮, 阿知波侑輝, 石川愼, 水野真二, 森仁志, Huber Donald, Klee Harry, 立石亮
  • Organizer: 園芸学会
• [Presentation] 質量分析計を用いたアサガオのFTタンパク質の検出・定量 (2022)
  • Author(s): 森 仁志
  • Organizer: アサガオ研究集会
• [Presentation] 質量分析計MRM法を用いてトマトの接触刺激誘導SlACS1b, 6タンパク質の検出 (2022)
  • Author(s): 森 仁志
  • Organizer: 植物化学調節学会
• [Presentation] 質量分析計を用いたMRM法によるトマトタンパク質の定量法 (2022)
  • Author(s): 森仁志
  • Organizer: 園芸学会令和3年度春季大会