Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
生命金属であるマグネシウム(Mg)は、植物体内で多くの酵素の補因子として利用され生命活動を支えている。ところが、植物におけるMgの生体内動態に関する知見は乏しく、Mg輸送機構やMgホメオスタシス維持がどのような植物応答に役立っているのかほとんど明らかでない。本研究では、申請者が最近明らかにした新規のMg輸送体候補CST2を対象として研究を進め、CST2分子のMg輸送制御機構とCST2を活性化するシグナル伝達機構を明らかにする。さらには、Mgの生体内動態を明らかにするためのMgイメージングの系を構築する。これらを通じ、植物のMgホメオスタシス維持機構を特徴づけ、Mgの活用の理解を促進させる。
マグネシウム(Mg)は、植物体内で多くの酵素の補因子として利用されて生命活動を支える「生命金属」である。ところが、植物におけるMgの生体内動態に関する知見は乏しく、Mg輸送機構やMgホメオスタシス維持がどのような植物応答に役立っているのかほとんど明らかでない。これまでに我々は、新規の液胞膜タンパク質であるCST2が液胞の中にMgを輸送する活性を持ち、この輸送が植物のMg恒常性維持と気孔開口に必要であることを明らかにした(Inoue et al., 2022 New Phytologist)。今年度は、CST2によるMg輸送が細胞内でどのように調節されているのかを明らかにするため、CST2の活性調節因子の探索と同定を行なった。これまでにMgの液胞への輸送を調節することが知られているCBLs-CIPKsに着目し、機能解析を進めた結果、CBLs-CIPKsがCST2と物理的に相互作用し、CIPKsがCST2の細胞質領域をリン酸化することを突き止めた。さらに、質量分析により植物体内でのCST2のリン酸化部位を同定し、機能解析も進めている。酵母を用いたCST2の活性評価系を用い、リン酸化部位に変異を導入したCST2のMg輸送活性を調べた結果、膜貫通領域に近い一つのThrのリン酸化が機能に必要であることを見出した。現在、同変異を持つCST2を発現するトランスジェニック植物を作成し、さらなる機能解析を進めている。また、CST2と相互作用するタンパク質を網羅的に探索した結果、酸化還元調節因子として知られるXが候補として得られた。Xのノックアウト変異株ではcst2変異株と同様にMg恒常性維持が損なわれ、気孔開口も抑制されていた。これらの結果から、XがCST2と近傍の同一シグナル伝達上で働く因子であることが明らかになった。今後はさらなる機能解析を進め、Xの生化学機能を突き止めたい。
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2024 2023 2022 2021 Other
All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results, Peer Reviewed: 2 results, Open Access: 2 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results, Invited: 3 results)
New Phytologist
Volume: 236 Issue: 3 Pages: 864-877
10.1111/nph.18410
Plant Physiology
Volume: 188 Issue: 4 Pages: 2228-2240
10.1093/plphys/kiab571
