2022 Fiscal Year Annual Research Report
Chemical biology study on auxin inactivation pathway
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19H03253
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| Research Institution | Okayama University of Science |
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Principal Investigator |
林 謙一郎 岡山理科大学, 生命科学部, 教授 (30289136)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
笠原 博幸 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (00342767)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | オーキシン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
天然オーキシンであるインドール-3-酢酸（IAA）の代謝不活性化経路は、実験植物のシロイヌナズナでは、IAAの酸化、IAAのメチルエステル化、IAAの配糖体化、IAAのアミノ酸付加の4種類の不活性化経路が提唱されてきた。しかしながらIAAの構造が単純であることから、単純な代謝物分析による経路の解明は困難であり、いずれの不活性化経路が生理的に重要な役割を果たすのかは、不明であった。これまでの知見では、IAAにアミノ酸（Asp・Glu）を付加して不活性化するGH3酵素と、IAAをoxIAAへ酸化する2-オキソグルタル酸依存性ジオキシゲナーゼDAO酵素の2つが、IAAの主な不活性経路であると長らく考えられてきた。本研究において、GH3酵素とDAO酵素がそれぞれが独立にIAAを不活性化するのではなく、GH3酵素とDAO酵素が直線状に並んだ単一の不活性化経路でIAAを代謝不活性化するとの証拠を得た。すなわちIAAはGH3酵素によりIAA-AspとIAA-Gluに不活性化された後、これら2つのIAA-アミノ酸複合体はDAO1によって酸化され、oxIAA-AspとoxIAA-Gluへと代謝されることを明らかとした。さらに、IAA－アミノ酸複合体を加水分解するILR1酵素がoxIAA-アミノ酸複合体もoxIAAへと加水分解することを明らかとした。以上のことから、IAAの代謝不活性化では、GH3とILR1がIAAにアミノ酸を付加、加水分解することでIAAを一時的な貯蔵体にし、DAO酵素がIAA－アミノ酸複合体を不可逆的に酸化することで、IAA貯蔵体の量を調節するという新しいIAA不活性化経路を明らかにすることができた。さらに、GH3の阻害剤を用いた解析から、世界で初めてIAAの代謝回転速度を実験的に見積もることに成功した。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(8 results)
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[Journal Article] Chemical inhibition of the auxin inactivation pathway uncovers the roles of metabolic turnover in auxin homeostasis2022
Author(s)
Fukui K, Arai K, Tanaka Y, Aoi Y, Kukshal V, Jez JM, Kubes MF, Napier R, Zhao Y, Kasahara H, Hayashi KI.
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Journal Title
Proc Natl Acad Sci U S A.
Volume: 119
Pages: e2206869119.
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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