| Project/Area Number |
22K19174
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 39:Agricultural and environmental biology and related fields
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
崔 宰熏 静岡大学, グローバル共創科学部, 准教授 (40731633)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
道羅 英夫 静岡大学, 理学部, 教授 (10311705)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | フェアリー化合物 / NOS / シロイヌナズナ / NOS様酵素 / コムラサキシメジ / プリン代謝 / NO / AICA |
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| Outline of Research at the Start |
植物においてもAHXの生成にはアルギニン依存性NOS様酵素が関与しているという仮説を立て、これを実証する。そのために、新規キノコNOS様酵素の発見につながったAHXをCitより高感度なNO検出ツールとして利用し、分子遺伝学的な解析が可能なシロイヌナズナを研究材料として、NOS様酵素の発見を目指す。これにより、世界で初めて植物でのNOの生成機構と生理機能の全容解明を目指す
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| Outline of Annual Research Achievements |
生物中で唯一高等植物では一酸化窒素合成酵素（NOS）の存在が明らかとなっていない。植物における細胞内・細胞間情報伝達系因子であるNOは極めて重要なシグナル分子であり、形態形成、成熟過程、気孔の閉鎖、休眠の抑制や傷害などのストレスに対する応答といった様々な生理現象に深く関わっているが、NO生成機構を含めて、NOに関する詳細な分子機構は不明な点が多い。未解明の部分が多い植物のNO生成やその生理機構について、AHXとの関連性というAHXの発見者である独自の視点から、本研究を展開したいと考えている。フェアリーリング形成に関わるフェアリー化合物（FCs）の生合成にコムラサキシメジのNOSが関与しているため、コムラサキシメジとシバの相互作用における窒素代謝に関わる遺伝子の発現解析を行った。コムラサキシメジとシバ（ベントグラス）との共存培養において、シバで発現が変動する遺伝子をRNA-seqによって解析し、窒素代謝に関わる発現変動遺伝子を検出した。その結果、コムラサキシメジと共存することにより、Nitrate reductase 1およびNitrate reductase 2の遺伝子発現が上昇していることが明らかになった。AHXは天然物として前例が無い六員環に窒素原子が3個連続した1,2,3-トリアジン基を有しており、その唯一無二な骨格の形成機構の完全解明を目的として、コムラサキシメジを用いたAHX生合成研究を行った。NOSによるNO生成にはArgとCitが関与していることから、ArgとCitをLC-MS/MSで検出条件を決定した。今後その条件で、NOS活性を測定する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では、植物における一酸化窒素生成機構の未解明部分をAHXとの関連性から探求している。植物において、ストレス環境下では低濃度AHXのみに生育回復効果があることをNelson 博士との共同研究で明らかにした。うまく行けないことで考え、菌類を用いて実験を進めている。コムラサキシメジのNOSがフェアリーリング形成に関与することを背景に、コムラサキシメジとシバの相互作用における窒素代謝関連遺伝子の発現解析を実施した。RNA-seq解析により、シバのNitrate reductase 1およびNitrate reductase 2の遺伝子発現上昇が確認された。さらに、AHXの独特な構造の生合成解明を目指し、NOS活性を測定するためのArgとCitの検出条件をLC-MS/MSで決定した。今後、これらの条件を用いてNOS活性を測定し、NO生成機構の解明を明らかになることが期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
通常、AICAとAHXは低濃度でシロイヌナズナの生育に影響を示さないが、ストレス環境下では低濃度AHXのみに生育回復効果があることをNelson 博士との共同研究で明らかにした。これは、AICA非感受性変異株は、活性体であるAHXの生合成あるいはシグナル因子に欠損がある可能性を示唆している。そこで、エチルメタンスルホン酸（EMS）処理で変異を導入して得られたM2 種子の中から、根の伸長抑制活性を指標にAICA非感受性変異体を得る。コムラサキシメジとシバの共存培養条件下において、シバだけでなく、コムラサキシメジで発現変動する遺伝子も同定し、特に窒素代謝に注目してより詳細な解析を行う。特にNO産生に関わるNitrate reductaseがコムラサキシメジとシバの相互作用においてどのような機能を果たしているか解明することを目指す。
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