Regulation of plant hormone receptor using stereochemical isomers of a natural product

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18KK0162
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 上田 実 東北大学, 理学研究科, 教授 (60265931)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡田 憲典 東京大学, 生物生産工学研究センター(現在使用不可), 准教授 (20312241) ; 高岡 洋輔 東北大学, 理学研究科, 准教授 (80599762) ; 宮本 皓司 帝京大学, 理工学部, 講師 (90721514) ; 加治 拓哉 東北大学, 理学研究科, 助教 (80835520)
• Project Period (FY): 2019-02-07 – 2022-03-31
• Keywords: ジャスモン酸 / コロナチン / 立体異性体 / 受容体

Outline of Annual Research Achievements

植物毒素の立体異性体ライブラリーを化学合成によって構築し、これらの植物ホルモン受容体サブタイプへの親和性の網羅的評価と、その生物活性をスペインCNB-CSICとの国際共同研究によって実施した。
立体異性体ライブラリーの評価を、シロイヌナズナ、トマト、イネの3種の植物を用いて行い、核受容体サブタイプにユニークな選択的親和性を示す立体異性体をそれぞれ見出すことに成功した。
コロナ禍において海外渡航が適わず、共同研究形態はネットを通じた情報交換と研究分担、各種研究リソースのやり取りに留まったが、下記のように優れた成果を上げることができた。
本研究では、シロイヌナズナの受容体サブタイプに親和性を示した立体異性体にフォーカスして作用機構の詳細な解析を行った。その結果、植物ホルモン受容体のうち、植物の微生物感染耐性惹起に関与する受容体サブタイプを選択的に活性化する分子の開発に成功した。通常では、植物の病原菌感染耐性は、植物の生長阻害とトレードオフの関係にあるが、本手法ではこれらを切り離して活性化できることが明らかになり、既存の遺伝学的手法と比較して、ケミカルバイオロジー手法の優れた点を示すことができた。本分子はｍ植物ホルモンのシグナル伝達の内の一部のみを選択的に活性化する一方で、遺伝子発現の抑
制は歩と度起こさないことが明らかになった。これによって、植物の生長防御には、細胞壁の生合成を抑制する遺伝子群の発現が関与することが明らかになった。これらの成果は、現在論文として投稿準備を進めている。

Research Products

• [Int'l Joint Research] CNB-CSIC(スペイン)
  • Country Name: SPAIN
  • Counterpart Institution: CNB-CSIC
• [Journal Article] Protein?protein interactions between jasmonate-related master regulator MYC and transcriptional mediator MED25 depend on a short binding domain (2022)
  • Author(s): Takaoka Yousuke、Suzuki Kaho、Nozawa Akira、Takahashi Hirotaka、Sawasaki Tatsuya、Ueda Minoru
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry Volume: 298 Pages: 101504～101504
  • DOI: 10.1016/j.jbc.2021.101504
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Extended JAZ degron sequence for plant hormone binding in jasmonate co-receptor of tomato SlCOI1-SlJAZ (2021)
  • Author(s): Saito Rina、Hayashi Kengo、Nomoto Haruna、Nakayama Misuzu、Takaoka Yousuke、Saito Hiroaki、Yamagami Souhei、Muto Toshiya、Ueda Minoru
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 11 Pages: 13612
  • DOI: 10.1038/s41598-021-93067-1
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Syntheses of dinor-cis/iso-12-oxo-phytodienoic acid (dn-cis/iso-OPDAs), ancestral jasmonate phytohormones of the bryophyte Marchantia polymorpha L., and their catabolites (2021)
  • Author(s): Wang Jianxin、Sakurai Haruka、Kato Nobuki、Kaji Takuya、Ueda Minoru
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 11 Pages: 2033
  • DOI: 10.1038/s41598-021-81575-z
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Rational design of a stapled JAZ9 peptide inhibiting protein?protein interaction of a plant transcription factor (2021)
  • Author(s): Suzuki Kaho、Takaoka Yousuke、Ueda Minoru
  • Journal Title: RSC Chemical Biology Volume: 2 Pages: 499～502
  • DOI: 10.1039/D0CB00204F
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Deciphering of OPDA signaling components in the momilactone producing Moss Calohypnum plumiforme (2021)
  • Author(s): H. Inagaki, *K. Miyamoto, N. Ando, K. Murakami, K. Sugisawa, S. Morita, E. Yumoto, M. Teruya, K. Uchida, N. Kato, T. Kaji, Y. Takaoka, Y. Hojo, T. Shinya, I. Galis, A. Nozawa, T. Sawasaki, H.Nojiri, M. Ueda, K. Okada
  • Journal Title: Front. Plant Sci. Volume: 12 Pages: 987
  • DOI: 10.3389/fpls.2021.688565
  • Peer Reviewed / Open Access