2019 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular dissection of peptide signaling in plants
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18H05274
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
松林 嘉克 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (00313974)
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2018-06-11 – 2023-03-31
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| Keywords | ペプチドホルモン / シロイヌナズナ / 受容体キナーゼ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物の成長制御に関わる新しい分子群として，内生の分泌型ペプチドホルモンや篩管移行性の非分泌型ペプチド，病原微生物由来の外生ペプチドなどに注目が集まっている．本研究は，ペプチドシグナルの探索や，受容および細胞内情報伝達機構の解明を進め，植物成長の新しい分子機構を明らかにすることを目的としている．以下に項目ごとに研究実績を示す．
1．分泌型ペプチドホルモン：受容体下流の初期情報伝達に関わる分子群を同定するため，15Nを用いた安定同位体標識法によるリン酸化変動プロテオミクスの系を確立した．RGF，PSK，CEPなどのペプチドホルモンの下流で，短時間でリン酸化される初期応答タンパク質群をそれぞれについて複数同定した．また，オーファン受容体のリガンドを同定できているものがあるので，機能解析を行なっている．
2．篩管移行性非分泌型ペプチド：葉の篩部では，窒素要求シグナルとして葉から根へ移行するCEPDペプチドのホモログが多数発現している．そのひとつ，CEPDL2に着目して機能解析を進めた結果，葉自身の窒素欠乏に応じて発現上昇し，根へ移行して根における硝酸取り込みを制御するシグナルであることが明らかとなった．多くのリバイス実験の後に，論文はNature Commun誌に掲載された．
3．外生ペプチドシグナル：バクテリアべん毛由来のペプチドの認識に関わる受容体であるFLS2をビーズに固定化し，べん毛由来のペプチド断片混合物のどの断片と結合するかを，リガンドフィッシングにより解析したところ，従来から知られていたflg22断片に加えて，アンタゴニストとして機能する断片が得られた．アンタゴニスト断片は，flg22断片による菌の増殖抑制を緩和したことから，病原菌がflg22断片を植物に認識されて防御応答系が活性化するのを防ぐための攻防の一端と考えられる．
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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
分泌型ペプチドホルモンの機能解析については，リガンド構造および受容体が明らかなものについて引き続き解明を進めている．受容体欠損株の表現型が観察できる条件が分かったので，論文投稿に向けて詰めのデータを集めている．リン酸化変動プロテオミクスの系はペプチドホルモン解析の強力なツールになっており，RGF，PSK，CEPなどのペプチドホルモンの下流で，短時間でリン酸化される初期応答タンパク質群をそれぞれについて複数同定できている．
地上部の篩管特異的ペプチドについては，21種類あるCEPDホモログに加え，篩管特異的トランスクリプトームデータを用いて，CEPDファミリー以外の新規候補因子群についても絞り込みを終え，機能解析を進めている．いずれも100アミノ酸程度の非分泌型ポリペプチドであり，GFP融合ペプチドの局在観察から，遺伝子発現は地上部のみであるにも関わらず，ペプチドレベルでは根に移行することを確認している．それらのひとつ，CEPDL2は葉自身の窒素欠乏に応じて発現誘導され，根へ移行して根における硝酸取り込みを制御するシグナルであることが明らかとなり，論文をNature Commun誌に発表した．
外生ペプチドシグナルについては，固相固定化した受容体を用いたリガンドフィッシング系の実用性を確認するために，FLS2をモデルとして菌培養液から天然リガンドの釣り上げを試みていたが，従来から知られていたflg22断片に加えて，アンタゴニストとして機能する断片が得られた．アンタゴニスト断片は，flg22断片による菌の増殖抑制を緩和することが確認され，生物学的意義も理解できた．
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| Strategy for Future Research Activity |
新しいシグナルの同定という研究は，同定できるかできないかの2者択一であり時間もかかるが，引き続きリスクを分散しながら探索と機能解析を続けていく予定であり，今後の研究計画に大きな変更はない．また，リン酸化変動プロテオミクスにより，RGF，PSK，CEPなどのペプチドホルモンの下流で，短時間でリン酸化される初期応答タンパク質群を複数同定できているため，これらの機能解析も個々に進めていく予定である．
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Research Products
(8 results)
