生化学的結合を指標としたLRR型受容体キナーゼのリガンド探索

• Project Area: Plant regulatory systems that control developmental interactions between meristems and lateral organs
• Project/Area Number: 23012020
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: National Institute for Basic Biology
• Principal Investigator: 篠原 秀文 基礎生物学研究所, 細胞間シグナル研究部門, 助教 (40547022)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥6,400,000 (Direct Cost: ¥6,400,000); Fiscal Year 2012: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2011: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
• Keywords: ペプチドシグナル / 受容体キナーゼ / リガンド受容体ペア / 細胞間情報伝達 / LRR型受容体 / CLAVATA情報伝達系 / 茎頂メリステム / リガンド-受容体ペア / 糖鎖修飾

Research Abstract

植物に数多く存在するLRR型受容体キナーゼには機能的に興味深い分子群が見出されており注目を集めているが, 大半がリガンド未知のまま残されている. 我々はリガンド-受容体の直接的な結合を指標として, ペプチドシグナルを直接結合する受容体の同定を通じて, 植物のかたちづくりに関わる細胞間情報伝達系の解明することを目的とし, 以下の成果を挙げた. ①生理活性を完全に維持したアラビノシル化CLV3ペプチド[Ara3] CLV3の化学合成を達成した. また糖鎖の長さがCLV3ペプチドの生理活性に重要であることを示した. 加えて[Ara3] CLV3のコンフォメーション解析を行い, 糖鎖が付加することでCLV3ペプチドのC末端領域の立体構造が変化することを見出し, 立体構造の変化がCLV3のCLV1への結合を強めていることが推測された. この成果を論文として発表した(Shinohara and Matsubayashi (2013) Plant Cell Physiol. 54 369-374). ②光反応性[Ara3] CLV3ペプチドを用いたフォトアフィニティーラベルを行い, CLV3ペプチドがCLV1に加えてBAM1にも直接結合することを見出した. 競合実験の結果, CLV1の場合以上にCLV3のアラビノシル化修飾がBAM1への結合に重要であることを確認した, BAM1がもうひとつのCLV3受容体であることを確認するためbam1変異体の解析を行った. clv1 bam1二重変異株は茎頂が著しく肥大し, clv3変異株の茎頂と同程度の大きさを示した. またclvl bam1二重変異株はCLV3ペプチド非感受性であり, CLV3ペプチド投与により茎頂の肥大を回復できないこと, CLV3ペプチド投与によりMUSの発現量が減少しないことを確認した. これらの結果より, 茎頂メリステムにおけるCLV3ペプチドの受容体としてBAM1がCLV1と重複して機能していることを示した.

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Research Products

• [Journal Article] Chemical Synthesis of Arabidopsis CLV3 Glycopeptide Reveals the Imp act of Hyp Arabinosylation on Peptide Conformation and Activity (2013)
  • Author(s): Shinohara H., and Matsubayashi Y
  • Journal Title: Plant Cell Physiol. Volume: 54 Issue: 3 Pages: 369-374
  • DOI: 10.1093/pcp/pcs174
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Biochemical mapping of a ligand-binding domain within Arabidopsis BAM1 reveals diversified ligand recognition mechanisms of plant LRR-RKs (2012)
  • Author(s): Shinohara H., et al.
  • Journal Title: The Plant Journal Volume: 70 Issue: 5 Pages: 845-854
  • DOI: 10.1111/j.1365-313x.2012.04934.x
  • Peer Reviewed
• [Presentation] アラビノシル化CLV3ペプチドはCLV1とBAM1に結合する (2013)
  • Author(s): 篠原秀文, 松林嘉克
  • Organizer: 第54回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岡山大学, 岡山
• [Presentation] Biochemical challenges to identify peptide hormone-LRR receptor pairs in plants. (2013)
  • Author(s): Hidefumi Shinohara
  • Organizer: International Workshop on Plant Membrane Biology2013 (IWPMB2013)
  • Place of Presentation: Kurashiki Geibunkan, Kurashiki, Okayama
  • Invited
• [Presentation] Biochemical Mapping of a Ligand-Binding Domain within Arabidopsis BAM1 Reveals Diversified Ligand Recognition Mechanisms of Plant LRR-RKs (2012)
  • Author(s): Hidefumi Shinohara, Yuji Moriyama, Kentaro Ohyama and Yoshikatsu Matsubayashi
  • Organizer: ICAR 2012 23rd International Conference on Arabidopsis research
  • Place of Presentation: Hofburg Imperial Palace, Vienna, Austria
• [Presentation] アラビノシル化修飾を受けたグリコペプチドホルモンCLV3の化学合成と受容体結合活性 (2012)
  • Author(s): 篠原秀文, 松林嘉克
  • Organizer: 植物化学調節学会第47回大会
  • Place of Presentation: 山形大学, 山形
• [Presentation] 化学合成より明らかになった植物グリコペプチドホルモンCLV3における糖鎖部位の生理的意義 (2012)
  • Author(s): 篠原秀文, 松林嘉克
  • Organizer: 第35回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場, 福岡
• [Presentation] アラビノシル化修飾を受けたCLEペプチドの化学合成 (2012)
  • Author(s): 篠原秀文, ら
  • Organizer: 第53回植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 京都産業大学(京都)
• [Presentation] Identification of ligand binding site in a non-island-type leucine rich repeat receptor kinase (2011)
  • Author(s): Shinohara H., et al.
  • Organizer: ICAR 2011
  • Place of Presentation: University of Wisconsin Madison, WI, USA
• [Remarks]
  • URL: http://www.bio.nagoya-u.ac.jp/~b2/index.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.nibb.ac.jp/ligand/