Studies on chemical communication on host-selective toxins

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project Area: Frontier research of chemical communications
• Project/Area Number: 17H06407
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Ueda Minoru 東北大学, 理学研究科, 教授 (60265931)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高岡 洋輔 東北大学, 理学研究科, 准教授 (80599762) ; 加治 拓哉 東北大学, 理学研究科, 助教 (80835520)
• Project Period (FY): 2017-06-30 – 2022-03-31
• Keywords: 植物ホルモン / ジャスモン酸 / 受容体 / 遺伝的冗長性 / 立体異性体 / アゴニスト

Outline of Final Research Achievements

The plant hormone jasmonic acid isoleucine (JA-Ile) regulates many functions essential for plant survival and growth. In this study, we created a library of 16 stereoisomers of JA-Ile based on its structural mimic, the phytotoxin coronatine, and evaluated their affinities for co-receptors. The results showed that some of the stereoisomers contain ligands with subtype affinity.
We also created a library of amino acid substitutions related to plant host-specific toxins and succeeded in developing probe molecules that are effective in model plants. Using this library, we have proposed a new model in which reactive oxygen species are involved in the mechanism of action of host-specific toxins

Free Research Field

天然物ケミカルバイオロジー

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

植物毒素コロナチンをベースとした立体異性体ライブラリーは、シロイヌナズナ、トマト、イネの3種の共受容体に対してユニークなサブタイプ選択制を示した。これを用いた受容体サブタイプに特異的な遺伝子発現とシグナル伝達機構を解析は、従来、遺伝的冗長性のために解析が遅れていた植物ホルモンのシグナル伝達解析に新たな方法論を提供する画期的な成果となった。
今後は、食糧資源として重要であるが、より複雑な共受容体系を持つ単子葉植物へ、本方法論の適用を検討する。これによって、単子葉植物での重複遺伝子の機能解析に成功すれば、大きなインパクトを期待できる。