2021 Fiscal Year Annual Research Report
植物の亜鉛恒常性維持に寄与するペプチドと受容体の機能解明
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19K05758
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
深尾 陽一朗 立命館大学, 生命科学部, 教授 (80432590)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 亜鉛欠乏 / ペプチド / シロイヌナズナ / 受容体 / 細胞壁 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、シロイヌナズナの根において亜鉛欠乏特異的に発現量が上昇するDefensin-like (DEFL) proteinが相互作用する受容体タンパク質などの探索と、その機能解析を目的とする。研究対象とする7種類のうち3種類のDEFLは、質量分析計で同定されるほど発現量が多いが、論文等での報告がない機能未知ペプチドである。リアルタイムPCRによる発現解析では、5種類はシロイヌナズナの根において亜鉛欠乏時に発現上昇し、2種類は亜鉛濃度が変化しても発現量は変化せず、また地上部での発現が高いことから異なる機能を有していることが示唆された。5種類のうち先行して研究を進めてきた2種類のDEFL（P2とP4）の二重変異体が亜鉛欠乏培地だけではなく、さまざまな元素欠乏や亜鉛十分条件においても根が長くなる表現型を示した。そこでゲノム編集による二重変異体を作製したところ、同様の表現型が示された。根がなくなる原因は細胞数の増加または細胞長が長くなる結果であるか明確に判別することができなかったため、暗所で生育した胚軸長を調べたところ、二重変異体において細胞が長くなることが原因であると考えられた。また自己プロモータに制御されたP2-GFPは細胞膜または細胞壁の可能性がある。そこで原子間力顕微鏡により調べたところ、二重変異体では細胞壁強度が弱くなることが示唆された。以上のことから、P2やP4ペプチドは細胞壁に局在し、亜鉛欠乏のような植物の生長において不利な環境下では個体サイズを大きくしないための機能を担っているため、二重変異体ではその制御が効かずに根長が長くなると考えている。この他、P1、P3、P5の変異体のホモ個体は取得したが、明確な表現型は示さなかった。また単離細胞膜を用いた免疫沈降実験を行ったが、受容体タンパク質などの相互作用タンパク質を同定することはできなかった。
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