Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
太陽から地上に降り注ぐ光は、一日のうちでゆらぎを伴い刻一刻と変化する。このような不均一・不規則な光環境に適応するため、植物は紫外線から可視光領域に至る多様な光質を感知する光受容体群を備えるとともに、光合成の活動変動をシグナルとして利用し、これらの情報を統合することで、光合成機能や成長を最適化する。本研究では、このような光環境情報の統御機構に焦点をあて、青色光受容体フォトトロピンを中心とした光受容体・光合成シグナリングのクロストーク機構を解明する。また、光受容体キナーゼであるフォトトロピンが光情報を化学情報へと変換し、プロテオームを多様化させる分子機構の解明を目指す。
本研究では、光環境情報の統御機構に焦点をあて、光合成とフォトトロピンを介した青色光シグナル伝達による孔辺細胞葉緑体のデンプン動態制御機構について解析を進めている。これまでに孔辺細胞プロトプラストを用いたリン酸化プロテオーム解析により、青色光に応答してリン酸化される因子としてWD-repeatをもつタンパク質（WDR）を同定し、本因子を欠損するシロイヌナズナの変異体では青色光によるデンプン分解と気孔開口が阻害されることを見出している。本年度は青色光によるデンプン分解におけるWDRのリン酸化の機能的意義を明らかにするため、wdr変異体に対してリン酸化部位であるSer残基をAlaに置換した非リン酸化体を導入し、機能解析を行った。その結果、野生型WDRを導入した形質転換体ではデンプン分解の回復が見られたが、非リン酸化型WDRを導入したものでは回復が見られなかった。このことからWDRのリン酸化はデンプン分解に必須のメカニズムであることが示唆される。次にWDRのリン酸化を導くシグナル伝達機構について詳細な生化学的解析を行った。野生株では青色光パルスを照射後、15秒目でWDRのリン酸化が検出され、2分目でリン酸化レベルが最大となり、20分目にかけて脱リン酸化されることが分かった。この青色光によるWDRのリン酸化はシロイヌナズナのphot1変異体とphot2変異体では見られたが、phot1 phot2二重変異体では見られなかったことから、phot1とphot2によって重複して制御されることが明らかとなった。また、WDRのリン酸化はフォトトロピンの基質であるBLUS1とCBC1/2キナーゼの三重変異体においても見られたことから、このリン酸化はBLUS1やCBC1/2とは独立の光シグナル伝達によって制御されることが示唆される。
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
青色光によるWDRのリン酸化がフォトトロピンを介した新奇の光シグナル伝達によって制御されることを明らかにすることができたため。
フォトトロピンがWDRのリン酸化を導くシグナル伝達機構の解明に向け、研究を進める。
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All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results, Open Access: 1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results, Invited: 1 results) Remarks (1 results)
Nature Communications
Volume: 15 Issue: 1 Pages: 1195-1195
10.1038/s41467-024-45236-9
アグリバイオ
Volume: 7 Pages: 801-805
https://www.yamaguchi-u.ac.jp/weekly/28916/index.html
