2021 Fiscal Year Annual Research Report
植物ウレイド研究の新展開：アラントインのストレスシグナリング作用と分子機構の解明
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19K06725
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
坂本 敦 広島大学, 統合生命科学研究科(理), 教授 (60270477)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ストレス応答 / 遺伝子発現 / 小胞体動態 / アブシシン酸 / ウレイド / プリン代謝 / シロイヌナズナ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，代表的なウレイド化合物で，植物において窒素栄養の貯蔵と運搬を担うアラントイン(ALT)に最近見出されたストレス応答の活性化作用と，その分子メカニズムの解明を目的とする。シロイヌナズナを用い，(1)ALTによって活性化される遺伝子の同定，(2)分子構造と生理作用の相関・因果関係，(3)作用を媒介する因子の同定を目指し，以下の研究結果を得た。
(1) ALT分解酵素を標的とした誘導的RNA干渉により，ストレス非依存的にALTの蓄積を誘導できる形質転換植物を用いてALTに応答する遺伝子の探索を進め，アブシシン酸(ABA)や酸化ストレスなどに応答性の遺伝子を同定した。また，ALTの作用機序として，その蓄積に誘導された小胞体動態がABA配糖体の加水分解を活性化し，ABAを亢進することを明らかにした。上記の解析過程でシロイヌナズナに未同定のALT生合成系の存在が示されたため，その経路を担う酵素の候補遺伝子のゲノム編集を既知経路の遺伝子破壊株において実施し，未知経路の解明に資する形質転換体を複数得た。
(2) ALTが示す光学活性と生理作用の相関は明確に示すことができなかったが，ALTの複素環が開環したアラントイン酸がALTのような生理活性を持たない点に着目し，その重要性を検証した。その結果，この環状構造がストレス関連遺伝子の活性化や，配糖体由来のABA生成を促す小胞体動態の誘導に重要であることが強く示唆された。
(3) ALTの作用を介在すると考えられる因子の同定を目的に，ストレス応答を指標としてALTに応答しない突然変異体の選抜を実施したが， 有力な候補株を得るには至らなかった。ALTの複素環を化学的に磁性ビーズに固定し，これと親和性を示すタンパク質の検出を試みた結果，実生の根抽出物からこの重要構造に結合する因子の存在が示唆された。
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[Journal Article] Genome editing with removable TALEN vectors harboring a yeast centromere and autonomous replication sequence in oleaginous microalga2022
Author(s)
Kurita T, Iwai M, Moroi K, Okazaki K, Nomura S, Saito F, Maeda S, Takami A, Sakamoto A, Ohta H, Sakuma T,
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 12
Pages: 2480
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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