2023 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis of stomatal movement regulation system under multiple stresses for developing practical basis of stress-resistant plant production
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20K15447
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
齋藤 俊也 東北大学, 工学研究科, 学術研究員 (00825226)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | イオンチャネル / 植物 / リン酸化酵素 / 膜タンパク質 / 電気生理学 / カルシウム / 質量分析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当初の研究計画では、【①ホスホプロテオミクス解析】により気孔の全タンパク質のリン酸化解析を行ったうえで【②電気生理測定】によりイオンチャネルとキナーゼの対応関係を割り出す予定であったが、ホスホプロテオミクス解析および【③】で記述した蛍光プローブの実用化が難航を極めたことにより当初の計画は断念せざるを得なかった。 前年度の報告書に記載した通り、ここまでの研究過程において、SLAC1のSer6とSer58がこれまで報告のなかったリン酸化部位として同定された。これを受け、まずこれらの部位に疑似リン酸化/脱リン酸化変異を加えたSLAC1の輸送活性をアフリカツメガエル卵母細胞上で測定したが、輸送活性の優位な変化は見られなかった。研究期間中に発表されたPNAS誌の論文 (Deng et al., 2021)の内容を加味すると、どうやらSLAC1のリン酸化制御は当初予想していたような１・2残基のリン酸化/脱リン酸化ではなく、十数個の残基の間でリン酸化が微妙なバランスで行われることによって制御されている可能性が高い、という結論に達した。今後どのようにこのバランスを調整するかが今後の研究の鍵となる。
上記の理由からホスホプロテオミクス解析を断念したため、代替案として卵母細胞や酵母を用いた実験を進めた。また共同研究先において植物のリン酸化タンパク質の検出法が確立されたため、その実験データを共有させていただいた。これらの結果から、SLAC1の他にKAT1や他のK+チャネルにおける未知のリン酸化部位が判明した。今後これらの部位に対して電気生理的な解析を行う予定である。
さらに、本研究の一環としてSLAC1の活性化因子CBL5についても調査を進めていた。その結果、CBL5は気孔開閉を制御していながらも気孔には発現しない異例な因子であることがわかり、重要な研究対象として今後も解析を進める予定である。
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[Journal Article] The HKT1 Na+ transporter protects plant fertility by decreasing Na+ content in stamen filaments2023
Author(s)
Uchiyama T., Saito S., Yamanashi T., Kato M., Takebayashi K., Hamamoto S., Tsujii M., Takagi T., Nagata N., Ikeda H., Kikunaga H., Suda T., Toyama S., Miwa M., Matsuyama S., Seo M., Horie T., Kuromori T., Yamagami M., Ishimaru Y., Uozumi N.
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Journal Title
Science Advances
Volume: 9
Pages: eadg5495
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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