2019 Fiscal Year Annual Research Report
発熱植物ザゼンソウの体温調節に関わる温度センシングモジュールの探索と同定
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19H02918
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| Research Institution | Iwate University |
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Principal Investigator |
伊藤 菊一 岩手大学, 農学部, 教授 (50232434)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 温度センシング / 細胞呼吸 / 発熱植物 / RNA-seq解析 / メタボローム解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ザゼンソウ（Symplocarpus renifolius）は早春の寒冷環境で発熱し、外気温の変動にも関わらずその熱産生器官である肉穂花序と呼ばれる花器の温度を23℃程度に維持できる恒温性を有している。本植物の器官特異的な熱産生にはミトコンドリア内膜に局在するシアン耐性呼吸酵素（AOX）の関与が指摘されている。また、その恒温性には負の活性化エネルギーで特徴付けられる化学平衡の移動が重要であることが明らかになっている。一方、本植物の恒温性に関わる温度センシングモデュールは鋭敏な温度感受性を有することが予想されているが、その詳細は不明のままである。本年度の研究においては、発熱組織をターゲットとしたメタボローム解析の情報に基づき、温度変動に感受性を有すると予想される代謝経路に着目した研究を行った。具体的には、当該代謝経路に関わると予想される酵素群をコードする遺伝子の発現をRNA-seqにより解析するとともに、当該遺伝子の翻訳産物の大腸菌での発現を試みた。さらに、本植物の発熱組織で高い発現量を示す遺伝子群の検索を行った結果、熱産生に重要であると考えられているAOXよりも高い発現を示す遺伝子が複数見出された。これらの遺伝子の中には、本植物の熱産生と密接に関わると予想されるものが複数存在しており、qRT-PCRを用いた詳細な発現解析を実施するとともに、当該遺伝子のクローニングを行い、全長cDNAを得たところである。さらに、予想される酵素機能に基づき、ザゼンソウ肉穂花序の発熱組織由来のミトコンドリアを用いた呼吸測定システムの改良を行った。本測定システムは、ミトコンドリア呼吸に対し、これまで実施されたことがない呼吸基質を用いた解析ができるものであり、来年度以降の温度センシングモデュールのより詳細な解析に利用できると考えている。
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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
本研究の基本的な戦略であるメタボロームとトランスクリプトーム解析を組み合わせた温度センシングモデュールの探索手法はターゲットとなる代謝経路を浮き彫りにしつつあり、予定どおり研究が進捗していると捉えている。本年度においては、関連すると考えられる代謝経路の酵素群をコードする遺伝子の同定も行うことができ、一部は大腸菌における発現のトライアルに進んでいる。また、発熱組織由来のミトコンドリアの精製も行うことができ、来年度以降の温度センシングモデュールの同定実験に活用できると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度以降の研究の推進に関わる大幅な計画変更の必要性は今のところないと考えているが、新型コロナによるウェット実験の進捗が遅れた場合には、ある程度の修正が必要になるかもしれない。原著論文の取りまとめと発表が次年度以降の課題であり、これまで得られているデータを基にした論文の執筆に注力する必要がる。また、大腸菌を用いたタンパク質を用いた温度センシングモデュールとしての機能解析は、単一タンパク質を用いただけでは観察されない可能性もある。その場合は、ザゼンソウの発熱組織由来の粗抽出画分を用いた酵素精製が必要になる可能性も否定できない。今後は、以上の懸念点を念頭に研究を進めていきたい。
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Research Products
(4 results)
