2013 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Integrated analysis of strategies for plant survival and growth in response to global environmental changes |
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22119004
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
篠崎 和子 東京大学, 農学生命科学研究科, 教授 (30221295)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
溝井 順哉 東京大学, 農学生命科学研究科, 講師 (20469753)
城所 聡 東京大学, 農学生命科学研究科, 助教 (70588368)
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| Project Period (FY) |
2010-06-23 – 2015-03-31
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| Keywords | 植物 / 環境応答 / 乾燥ストレス / 高温ストレス / 発現制御 / 転写因子 |
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| Research Abstract |
高温ストレスに応答したDREB2Aの転写制御は、熱ショック転写因子(HSF)のHsfA1が担っているが、HsfA1遺伝子は恒常的に発現しているので、下流の活性化には何らかの制御が関与していると考えられる。制御因子の候補として、転写抑制ドメインを持つHSFであるHsfBについて、一過的発現系においてDREB2Aのプロモーター断片を含むレポーターの活性を低下させることを確認した。またHsfA1のタンパク質上で活性を抑制するようなドメインの探索を行うとともに、質量分析計を用いた解析からHsfA1上のリン酸化部位をいくつか同定し、一過的発現系において、これらの配列の機能を解析した。
DREB2Aの活性化機構の解析においては、翻訳後調節に関係するドメインを標的とした変異導入を行い、一過的発現系を用いた解析からSer/Thrのクラスターが活性抑制に重要であることを示した。また、このドメインは分子内で移動させてもレポーター活性を抑制できることを示した。DREB2Aの活性調節にはタンパク質の不安定化も関与していて、分解に関わるE3リガーゼとして、DRIP1/2が同定されている。プロテアソーム阻害剤を用いた実験から、DREB2Aはストレス下でも分解されることが明らかになり、高温ストレス下では、DRIP1/2以外のE3リガーゼがDREB2Aの不安定化に関わっていることが示された。
DREB2A下流遺伝子のストレス特異的な発現制御機構については、高温ストレス特異的な発現パターンを示すHsfA3遺伝子のプロモーター解析を進めた。HsfA3のプロモーターには、DREB2Aの標的配列であるDREが2個ある。解析の結果、2個のDREを含む領域、更にはこの領域内の下流側のDREを含む50塩基対の配列のみでも高温誘導性を示すことが確かめられた。
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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
DREB2A遺伝子の転写制御について、HsfA1やHsfBの解析が進展した。DREB2Aタンパク質の翻訳後制御について、安定性と活性制御の両方の面で進展があった。またストレス特異的な活性制御機構につながる下流の特異性選択機構についても計画通りに進展した。
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| Strategy for Future Research Activity |
高温ストレスに応答したDREB2A等の高温誘導性遺伝子の発現制御機構を明らかにするため、HsfA1転写因子群を中心とした解析を続ける。HsfA1内において活性制御に関わるドメインやアミノ酸残基の候補について、形質転換植物を用いて機能を解析する。DREB2Aの活性化機構については、翻訳後制御に関係するドメインへの変異導入あるいはドメイン交換を行ったDREB2Aを発現するシロイヌナズナを用いた解析を行う。また、これらを用いて、相互作用因子や翻訳後修飾の探索も行っていく。DREB2Aによる下流遺伝子の特異的な発現制御機構については引き続きレポーターの解析を続ける。
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Research Products
(19 results)
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[Journal Article] Positive regulatory role of strigolactone in plant responses to drought and salt stress.2014
Author(s)
Ha CV, Leyva-Gonzalez MA, Osakabe Y, Tran UT, Nishiyama R, Watanabe Y, Tanaka M, Seki M, Yamaguchi S, Dong NV, Yamaguchi-Shinozaki K, Shinozaki K, Herrera-Estrella L, Tran LS.
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Journal Title
Proc Natl Acad Sci U S A.
Volume: 111(2)
Pages: 851-856
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Phenotyping soybean plants transformed with rd29A:AtDREB1A for drought tolerance in the greenhouse and field.2014
Author(s)
de Paiva Rolla AA, de Fatima Correa Carvalho J, Fuganti-Pagliarini R, Engels C, do Rio A, Marin SR, de Oliveira MC, Beneventi MA, Marcelino-Guimaraes FC, Farias JR, Neumaier N, Nakashima K, Yamaguchi-Shinozaki K, Nepomuceno AL.
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Journal Title
10.1007/s11248-013-9723-6.
Volume: 23(1)
Pages: 75-87
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] HsfA1d, a protein identified via FOX hunting using Thellungiella salsuginea cDNAs improves heat tolerance by regulating heat-stress-responsive gene expression.2013
Author(s)
Higashi Y, Ohama N, Ishikawa T, Katori T, Shimura A, Kusakabe K, Yamaguchi-Shinozaki K, Ishida J., Tanaka M, Seki M, Shinozaki K, Sakata Y, Hayashi T, Taji T
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Journal Title
Mol Plant
Volume: 6(2)
Pages: 411-422
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Genome-Wide Analysis of ZmDREB Genes and Their Association with Natural Variation in Drought Tolerance at Seedling Stage of Zea mays L.2013
Author(s)
Liu S, Wang X, Wang H, Xin H, Yang X, Yan J, Li J, Tran LS, Shinozaki K, Yamaguchi-Shinozaki K, Qin F.
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Journal Title
PLoS Genet.
Volume: 9(9)
Pages: e1003790
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Arabidopsis AHP2, AHP3, and AHP5 histidine phosphotransfer proteins function as redundant negative regulators of drought stress response.2013
Author(s)
Nishiyama R, Watanabe Y, Leyva-Gonzalez MA, Ha CV, Fujita Y, Tanaka M, Seki M, Yamaguchi-Shinozaki K, Shinozaki K, Herrera-Estrella L, Tran LS.
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Journal Title
Proc Natl Acad Sci U S A.
Volume: 110(12)
Pages: 4840-5
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Functional analysis of NF-YC10, a novel interacting protein with Arabidopsis DREB2A, which may be involved in the stress specific expression of DREB2A target genes2013
Author(s)
Sato, H., Mizoi, J., Tanaka, H., Maruyama, K., Qin, F., Osakabe, Y., Shinozaki, ,K. and Yamaguchi-Shinozaki, K.
Organizer
24th International Conference on Arabidopsis Research
Place of Presentation
Sydney, Australia
Year and Date
20130624-20130628
