2018 Fiscal Year Annual Research Report
植物の浸透圧ストレスに対する感知システムと初期応答の分子機構の解明
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18H03996
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
篠崎 和子 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (30221295)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
溝井 順哉 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (20469753)
城所 聡 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 助教 (70588368)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | シロイヌナズナ / 浸透圧ストレス応答 / シグナル伝達機構 / ストレス感知システム / SnRK2キナーゼ / RAFキナーゼ / オスモセンサー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. サブクラス I SnRK2の活性化を担うRAFキナーゼの同定
2018年度は水分欠乏ストレスの初期にABAを介さずに活性化するサブクラスI SnRK2の相互作用因子として見出されているRAFキナーゼとそれらと近縁なRAFキナーゼに着目して研究を行った。これらのRAF-キナーゼのうち３つは水分欠乏ストレス時にP-ボディに局在することが示された。サブクラスI SnRK2はP-ボディに局在することから、BiFC法及び共免疫沈降法を用いて解析を行うと、これらのRAFキナーゼはサブクラスI SnRK2と共局在することが明らかになった。これらのRAFキナーゼは互いに高い相同性を示し、葉や根などに恒常的に発現していることが示された。また、ゲル内リン酸化実験法を用いて、これらのRAFキナーゼがサブクラスI SnRK2をリン酸化することを明らかにした。同定された３つのRAFキナーゼとその近縁なRAFキナーゼ遺伝子の変異体を収集し、多重変異体の作製を始めた。また、これら３つのRAFキナーゼ遺伝子の過剰発現体の作製も行っている。
２. オスモセンサー候補遺伝子の機能解析
これまでに収集しているオスモセンサーの候補であるOSCA1遺伝子とその相同遺伝子の欠損変異体を用いて、平常時及び乾燥や塩ストレス時の植物体の形質を解析したが、サブクラスI SnRK2の多重変異体とは異なり野性株との違いは見出されなかった。そこで、他のオスモセンサーをコードするATHK1遺伝子の欠損変異体を収集して整備した。
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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
1. サブクラス I SnRK2の活性化を担うRAFキナーゼの同定
遺伝子の発現解析やタンパク質の局在や相互作用実験を行うことで、サブクラスI SnRK2をリン酸化して活性化するタンパク質キナーゼの同定に成功した。３つのRAFキナーゼは浸透圧ストレス時特異的にサブクラスI SnRK2が局在するP-ボディに移動して相互作用することから、ストレス時にサブクラスI SnRK2を標的とする上流因子である可能性が高く、重要な研究成果が得られた。
２. オスモセンサー候補遺伝子の機能解析
OSCA遺伝子の変異体の解析からオスモセンサーの候補遺伝子を狭めることができた。ATHK1遺伝子の欠損変異体の整備によって今後の解析の足掛かりができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
1. サブクラスI SnRK2の活性化を担うRAFキナーゼの同定
2019年度はサブクラスI SnRK2をリン酸化して活性化する候補として同定された３つのRAFキナーゼの変異体を用いて、多重変異体を作製する。得られた変異体を用いて、サブクラスI SnRK2のリン酸化活性を測定することで、これらの３つのRAFキナーゼが浸透圧ストレス時にサブクラスI SnRK2を特異的に活性化することを明らかにする。また、これらの３つのRAFキナーゼが、ABA応答において中心的な役割を果たすサブクラスIII SnRK2の活性化を引き起こすかどうかも検証する。さらに、トランスクリプトーム解析法により、これらのRAFキナーゼの多重変異体とサブクラスI SnRK2の多重変異体において発現が変化した遺伝子を解析して比較することで、同じシグナル伝達系で機能していることを確かめる。
２．オスモセンサー候補遺伝子の機能解析
これまでに収集しているオスモセンサー候補遺伝子の欠損変異体を用いて多重変異体を作製する。得られた多重欠損変異体を用いて、平常時及び乾燥や塩ストレス時の植物体の形態を観察するとともに、変異体中のサブクラスI SnRK2のリン酸化活性などを解析する。来年度はオスモセンサー候補遺伝子として二成分系ヒスチジンキナーゼ（AtHK1）に関して解析する。
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