2018 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis of regulatory mechanisms of phototropism through protein phosphorylations
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17H03694
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
酒井 達也 新潟大学, 自然科学系, 教授 (10360554)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 光屈性 / フォトトロピン / タンパク質リン酸化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物が青色光によって成長方向を変化させる光屈性の分子メカニズムはこれまでの多くの研究がなされており、そこに関与するシグナル伝達因子も多数発見されている。しかしながら未だ、光屈性誘導に働くフォトトロピン青色光受容体がどのような生化学的反応によりシグナル伝達を行い、光屈性を誘導するのか、その全体像は明らかになっていない。本研究はこれまで応募者らが同定してきた光屈性シグナル伝達因子のタンパク質のリン酸化修飾の有無、リン酸化修飾のフォトトロピン及び青色光照射依存性、さらにリン酸化修飾を可能とする分子機構を明らかにすることを目的に研究を行った。
光受容体フォトトロピンと結合して働くシグナル伝達因子 RPT2 は phot1 の光感受性調節に働くことがこれまで明らかになっていたが、これが phot1 LOV1ドメインを介して、phot1 kinase 活性の抑制を誘導することを2018年度明らかにした。本研究成果は2019年3月日本植物生理学会で口頭発表された。また論文としてまとめ、投稿した。現在審査後の改訂版作成を行っている。
同じくフォトトロピンと結合して働くシグナル伝達因子 NPH3 のリン酸化状態による光屈性調節については、NPH3リン酸化部位を同定し、アミノ酸置換による機能解析を進めた。その結果、予想に反してNPH3リン酸化調節は光屈性誘導に必須ではなく、photの光寛容システムとして働くことが示された。本研究成果をまとめ、現在論文投稿準備中である。またイギリスの研究者との協同研究により、緑化芽生えにおけるNPH3リン酸化調節の意義について明らかにし、論文発表を行った
フォトトロピンの自己リン酸化とNPH3脱リン酸化反応が、光屈性誘導においてどのような役割を演じているのか更に理解することによって、光屈性誘導のトリッガー機構が理解できるものと考えられる。
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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
計画のうち、光受容体フォトトロピンと結合して働くシグナル伝達因子 RPT2 及び NPH3 の解析は順調に進んだ。RPT2 は phot1 の光感受性調節に働くことがこれまで明らかになっていたが、これが phot1 LOV1ドメインを介して、phot1 kinase 活性の抑制を誘導することを2018年度明らかにした。本研究成果を論文としてまとめ、投稿し、現在審査後の改訂版作成を行っている最中である。NPH3 のリン酸化状態による光屈性調節については、NPH3リン酸化部位を同定し、アミノ酸置換による機能解析を進めた。その結果、予想に反してNPH3リン酸化調節は光屈性誘導に必須ではなく、photの光寛容システムとして働くことが示された。本研究成果をまとめ、現在論文投稿準備中である。またイギリスの研究者との協同研究により、緑化芽生えにおけるNPH3リン酸化調節の意義について明らかにし、論文発表を行った。計画に含まれていたオーキシン輸送調節に関与するタンパク質群のリン酸化解析については、上記のシグナル伝達因子の研究進展による注力により、遅れがでている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、RPT2による phot1 タンパク質キナーゼ活性調節及び NPH3 リン酸化による光屈性調節のあり方についての、それぞれの研究成果を論文としてまとめ、成果発表を目指す。
研究の次の展開として、NPH3 のリン酸化と細胞内局在調節が光屈性の光寛容に働くという仮説を検証するため、NPH3の細胞膜局在が失われる変異体、脂質修飾によって細胞膜からはずれない変異体を作成し、これらの細胞内局在調節が失われたNPH3の光屈性における機能を調べ、そのリン酸化の意義と細胞内局在調節の役割について検討する。
また黄化芽生えを用いて、リン酸化プロテオーム解析を行う。野生型、光屈性異常変異体における青色光照射ありなしでの芽生え内でのタンパク質リン酸化解析を網羅的に進めることによって、光屈性シグナリング依存的にリン酸化調節をうけるタンパク質を同定する。現在協同研究者とサンプル調整及び輸送について検討中である。
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