植物の多機能輸送体GTR1における輸送基質スイッチング現象の化学的制御

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K19137
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 上田 実 東北大学, 理学研究科, 教授 (60265931)
• Project Period (FY): 2018-06-29 – 2020-03-31
• Keywords: 輸送体 / NPFファミリー / GTR1

Outline of Annual Research Achievements

植物ホルモンは、植物の発生、成長、環境変化や外敵への防御応答など、ほぼ全ての生理機能制御に関わる化学因子である。その植物体内での時空間的分布は、輸送体タンパク質によって厳密に制御されている。我々は、植物の免疫ホルモン ジャスモノイルイソロイシン（JA-Ile）の輸送体GTR1を発見した。GTR1は53種の膜輸送体が属するNPFファミリーのメンバーであり、既知の硝酸イオン輸送体NPF6.3と同様に膜上で二量体を形成する。応募者らは偶然、GTR1が二量体を形成する際、そのパートナーによって輸送基質のスイッチングが起こるという画期的な現象を発見した。GTR1はこれまでの輸送体の概念を一新する新しいタイプの輸送体である。本計画は、この発見を検証するとともに、二量体形成の制御によって植物ホルモンなどの生理的に重要な化学因子の体内分布を人為的にコントロールする分子技術の開発を行うことを目的とする。
本年度は、NRT輸送体との相同性に着目することで、GTR1の二量体化にリン酸化が関与することを示すと共に、そのリン酸化配列を特定することに成功した。またそのリン酸化配列のリン酸化アナログ（アスパラギン酸）、および脱リン酸化アナログ（トレオニン）を用いて、二量化をコントロールできることを示した。また、GTR1二量化を網羅的に評価できる系として、酵母スクリーニング系の構築を行った。これによって、53種の膜輸送体が属するNPFファミリーの各々の輸送体とGTR1との相互作用を検証できる系を作り上げることができた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

GTR1二量体化の分子機構として、GTR1のリン酸化配列を特定することに成功し、そのリン酸化アナログ、および脱リン酸化アナログを用いて、二量化をコントロールできた。また、研究の遂行上、最も手間と時間を要する酵母スクリーニング系の構築を行った。GTR1二量化を網羅的に評価できる系を用いて、53種の膜輸送体が属するNPFファミリーの各々の輸送体とGTR1との相互作用を検証できる系を作り上げることができた。

Strategy for Future Research Activity

今後は、構築した酵母スクリーニング系を用いて、安定したデータを取れる実験条件を設定することが必須である。現在の所、輸送体サブタイプの発現効率に差が見られるせいか、輸送量の安定しない組み合わせが見られる。今後は各種の条件検討を行う。

Causes of Carryover

本年度発注の軽微な消耗品に関して、実験計画の関係上次年度に発注することになったため、次年度使用額が発生した。