2020 Fiscal Year Final Research Report
Mechanism elucidation of high selectivity of a crop silicon channel
Project/Area Number |
19K16056
|
Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
|
Allocation Type | Multi-year Fund |
Review Section |
Basic Section 43020:Structural biochemistry-related
|
Research Institution | Okayama University |
Principal Investigator |
Saitoh Yasunori 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 特任助教 (10808786)
|
Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
|
Keywords | 穀物 / 膜タンパク質 / チャネル / ケイ酸 / アクアポリン / X線結晶構造解析 / ストレス耐性 / 基質選択性 |
Outline of Final Research Achievements |
Silicon is an element abundantly contained in the soil, and influences the growth and productivity of important grains such as rice, corn etc. In this research project, I aimed to elucidate the structure of silicic acid channel responsible for silicon uptake at atomic level and clarify the atomic basis of silicon uptake. Through this research project, I was able to elucidate the structure of silicic acid channel at the atomic level, and identified amino acid residues and water molecules that are important for silicic acid permeation. These amino acids were never predicted from previous knowledge so far. Based on the structure, functional analysis and computer simulations of silicic acid channel have been carried out to understand in detail how silicic acid passes through the channel. As a result, the substrate permeation mechanism of silicic acid channel can be understood in detail.
|
Free Research Field |
構造生理学
|
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
穀物のケイ酸チャネルを働けなくすると、イネは様々なストレスに弱くなり、米の収量が通常の10分の1にまで低下します。また、ケイ酸チャネルは有毒なヒ素の取り込み経路でもあることが示されてきました。そのため、ケイ酸チャネルの基質透過機構を詳細に理解して、より頑健で、有害なヒ素を取り込まない安全なイネを作出しようという流れがありました。しかし、ケイ酸チャネルの構造は未知であり、詳細な基質透過機構は不明でありました。本研究課題でケイ酸チャネルの詳細な構造を解明することに成功し、その基質透過機構を詳細に理解できるようになりました。この知見を活用し、頑健で安全なイネの作出が進むと期待されます。
|