2021 Fiscal Year Research-status Report
植物水ストレス応答におけるB2/B3-Rafプロテインキナーゼ活性化機構の解明
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20K06680
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
竹澤 大輔 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (20281834)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | アブシシン酸 / オスモストレス / プロテインキナーゼ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物は降雨の減少による組織の水ポテンシャル低下（オスモストレス）を感知してアブシシン酸（ABA）を合成し、適合溶質合成酵素やLEAタンパク質など保護的に働くタンパク質遺伝子を発現して傷害を防いでいる。このような環境応答の仕組みはセン類やタイ類といったコケ植物にも保存され、陸上植物に普遍的な仕組みであると考えられる。SNF1様プロテインキナーゼ2（SnRK2）はオスモストレス応答において中心的な役割を担うプロテインキナーゼであり、高浸透圧条件やABAにより活性化する。SnRK2活性の調節については、B2/B3-Rafプロテインキナーゼが正の制御因子であることが示されているが、ヒメツリガネゴケがB3Raf遺伝子一つのみを持つのに対して、ゼニゴケはシロイヌナズナ同様、複数のB3RafとB2-Raf遺伝子を持つことが明らかとなった。ゲノム編集実験からはゼニゴケB3Raf３つ全てがABA応答に関わることが示唆された一方、特定のアイソフォームが無性芽の休眠応答を制御していることが示唆された。これらの結果はB2/B3-Rafプロテインキナーゼの機能はコケ植物においてすでに多様化しており、それらの形質が陸上植物の進化の初期に獲得されたことが推察された。B3-Rafプロテインキナーゼと相互作用する因子としてヒメツリガネゴケのセンサーヒスチジンキナーゼ（HK）が同定され、これら遺伝子の破壊によりABA及び高浸透圧応答が低下することが示された。HKとB3-Rafは「オスモセンシングユニット」としてER膜において乾燥による細胞内の浸透濃度上昇や、冠水によるエチレンシグナルを制御していると考えられた。ゼニゴケにおいてもHK遺伝子の破壊がABA応答の低下と休眠応答の低下を引き起こすことが明らかとなった。
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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
当初目的としていたB3-Raf相互作用因子の解析と遺伝子破壊株の解析は予定通り進み、論文にまとめることができた。ゼニゴケB2/B3Rafキナーゼの機能に関する結果も論文投稿中である。また、関連する別の論文についても近々投稿予定であり、年度内のアクセプトを目指している。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度は下記の通り進めていく予定である。１）B2/B3Rafキナーゼの相互作用因子の解析：ヒメツリガネゴケでB3Rafキナーゼの相互作用因子としてHKが同定されたが、B2/B3Rafキナーゼを複数持つゼニゴケにおいてどのHKがどのB2/B3Rafキナーゼと相互作用しているのかは明らかではない。また、下流因子であるSnRK2との相互作用、及びリン酸化部位についても明らかにしたい。最近、陸上植物と姉妹群を形成するストレプト藻類において、HKやB2/B3Rafキナーゼが存在することが示されている。コケのHKやB2/B3Rafキナーゼ欠損株を用いて、ストレプト藻類のHK/B2/B3Rafの機能を調べるとともに相互作用に必要なドメインを同定する。２）B2/B3Rafキナーゼと冠水ストレス応答との関わり：HKは植物の冠水応答を制御している可能性があり、ゼニゴケB2/B3Rafキナーゼ遺伝子破壊株において冠水応答がどのように変化しているかを調べたい。冠水応答に関わるエチレンシグナルとのクロストークについても進め、EIN2, EIN3, EBF, さらにはERFなどの転写因子の発現について定量的に解析する。また、これら因子の破壊株においてABAやオスモストレス応答、冠水応答がどのように変化しているかを調べたい。
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| Causes of Carryover |
当初計画で計画していた全ゲノム解析を新たに有望な変異株として単離した他のサンプルと合わせて次年度に解析することとしたため、次年度使用額が生じた。
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