2019 Fiscal Year Research-status Report
植物ステロール代謝に関わる新奇制御因子HiSE1の機能解明
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19K05809
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
島田 貴士 千葉大学, 大学院園芸学研究科, 助教 (10713828)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ステロール / HIGH STEROL ESTER 1 / HMG-CoAレダクターゼ / シロイヌナズナ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ステロールは植物の生育に必須の脂質である。過剰なステロールは害になるため、ステロール量は厳密に制御されなければならない。これまでの私の研究から、ステロール量を負に制御する因子であるHIGH STEROL ESTER 1（HISE1）が見つかっている。しかし、HISE1がどのような分子機構に関わるのかは明らかになっていない。本研究ではHISE1の機能を探索することで、植物ステロール代謝に関わる分子基盤の解明を目指す。
2019年度の研究により、HISE1は、ステロール合成の律速酵素であるHMG-CoAレダクターゼ（HMGR）の量を負に制御する働きを持つことが示唆された。シロイヌナズナのhise1変異体の葉では、野生型に比べて、HMGR量が増加することがわかった。一方で、HMGR遺伝子の転写量は変わらなかった。このことから、HISE1はHMGRのタンパク質量の制御に関わることが示唆された。さらに、野生型の葉において、HMGR量が増加する薬剤やホルモンの検討を行っている。
これまでの研究から、hise1変異体の葉では、ステロールエステルの蓄積に関わるSEボディというオルガネラが異常形成されることがわかっている。私はSEボディ局在タンパク質として、LDAP3を見出している。LDAP3はSEボディの形成、ひいてはステロール合成制御に重要な役割を果たすと考えている。LDAP3の機能解析のために、2019年度はldap3 hise1二重変異体の作出を完了した。さらに、野生型またはhise1変異体背景で、LDAP3を過剰発現させる植物体の作出を完了した。
本年度はHISE1に関わる研究について、研究論文を国際誌に2報発表した（Nature Plants, Journal of Plant Research）。
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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
本研究では、HISE1が関与する分子機構の解明のために、HMGR量の制御機構と、LDAP3によるSEボディ制御機構の2課題を並行して進めている。2019年度の研究は、計画した１年目の実験を、ほぼすべて達成することが出来ている。特にHMGR量の制御機構についての成果は、植物科学の分野でトップクラスの雑誌であるNature Plants誌に研究論文を発表した。また、派生する研究成果について、Journal of Plant Research誌に研究論文を発表した。これらのことから、2019年度は研究をおおむね順調に進展させることができたと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度に引き続き、2020年度もHISE1が関与する分子機構の解明のために、HMGR量の制御機構と、LDAP3によるSEボディ制御機構の2課題を進めていく。
HISE1が実際にHMGRの分解に関わることを示すために、シロイヌナズナの葉にタンパク質分解阻害剤を与えることで、HMGR量が増加するかを探索する。さらに、HISE1の過剰発現により、HMGR量が減少するかを確かめる。派生した研究として、HISE1に結合するタンパク質が明らかになってきており、これらがHMGRの分解に関わるかを明らかにしていく。
ldap3 hise1二重変異体やLDAP3過剰発現体でのSEボディを観察し、野生型やhise1変異体に比べて、形態や量がどのように変化するかを明らかにする。さらに、それぞれの植物体におけるステロールエステル量を測定する。また、SEボディに局在するタンパク質として、LDAP3のアイソフォームであるLDAP1、LDAP2や、機能未知のタンパク質がいくつか見つかっており、これらの機能についても、変異体解析により明らかにする予定である。
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