植物の概日時計を介した低温ストレス耐性獲得の分子機構の解明
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21K06209
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 44030:Plant molecular biology and physiology-related
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology (2022-2023)
The University of Tokyo (2021) |
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Principal Investigator |
城所 聡 東京工業大学, 生命理工学院, 助教 (70588368)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
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| Keywords | 植物 / 温度ストレス応答 / 低温 / 概日時計 / 環境応答 / 低温ストレス応答 / 翻訳後制御 |
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| Outline of Research at the Start |
これまでに、植物の低温ストレス耐性獲得における鍵因子であるDREB1転写因子をコードする遺伝子の低温誘導性発現を直接活性化する転写因子として、RVE4およびRVE8を見出した。また、これら転写因子が低温ストレスに応答して核移行といった翻訳後制御を受けることを明らかにした。そこで、本研究計画では低温ストレスに応答したRVE4およびRVE8の翻訳後制御機構を明らかにし、低温特異的な遺伝子発現制御機構での役割を解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度に引き続き、シロイヌナズナの概日時計において中心的な役割を持つMYB様転写因子である
CCA1の相互作用因子の網羅的探索により同定された2つのE3ユビキチンリガーゼ(以下、CCA1-interacting E3 ubiquitin ligase = CUL1、CUL2Aと表記する)の機能解析を進めた。
まず、胚軸伸長を示すcul2a変異体内で3xFLAGを融合したCCA1タンパク質を恒常的に発現するシロイヌナズナを作出した。得られた植物体における3xFLAG-CCA1タンパク質の蓄積量をイムノブロット解析に調べた結果、野生型内で発現させた3xFLAG-CCA1タンパク質よりも蓄積量が顕著に増加した。また、CUL2Aの相同遺伝子であるCUL2BとCUL2Cについて酵母ツーハイブリッド法を用いてCCA1との相互作用の確認を行った。その結果、CUL2BおよびCUL2CのC末端側断片について、CUL2Aと同様にCCA1全長との間に相互作用が確認された。
また、CCA1の低温ストレスに応答したタンパク質分解の制御メカニズムを明らかにするために、CCA1タンパク質のリン酸化の状態を解析した。3xFLAGを融合したCCA1タンパク質を恒常的に発現するシロイヌナズナを作出し、phos-tagを用いたイムノブロット解析を行った結果、CCA1のリン酸化が温度低下に応答して顕著に促進した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2022年度に東京工業大学・生命理工学院へと異動し、研究設備の大幅な変更があった。そのため、植物の生育を含めた実験環境の整備に時間を要した。またCCA1 を過剰発現させると、シロイヌナズナの花成が極めて遅くなるため、形質転換植物の作出にも時間を要した。
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| Strategy for Future Research Activity |
CCA1タンパク質の分解制御におけるリン酸化修飾の役割について解析する。CCA1内の PEST様配列を欠失させたことで温度低下によって分解されないCCA1Δの過剰発現植物体を用いてphos-tagを用いたイムノブロット解析を行うことで、PEST様配列のリン酸化状態と分解制御との関係を解析する。またPEST様配列のリン酸化部位を同定する。
CCA1相互作用因子候補として得られたCUL1とCUL2Aについて、CCA1と共発現する形質転換シロイヌナズナを用いて共免疫沈降を行うことで、 植物体内でのCCA1とCUL1、CUL2との相互作用を確認する。またCUL2BおよびCUL2Cとの多重変異体を作出し、CCA1タンパク質の蓄積量を解析する。
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Report
(3 results)
Research Products
(14 results)
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[Presentation] Post-translational regulation of multiple clock-related transcription factors in Arabidopsis triggers cold-inducible gene expression2021
Author(s)
Satoshi Kidokoro, Kentaro Hayashi, Hiroki Haraguchi, Tomona Ishikawa1, Fumiyuki Soma1, Izumi Konoura1, Satomi Toda1, Takamasa Suzuki, Junya Mizoi, Kazuo Shinozaki, Kazuko Yamaguchi-Shinozaki
Organizer
12th International Plant Cold Hardiness Seminar
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Int'l Joint Research
