Development of an isoform selective inhibitor of 14-3-3s through allosteric mechanism

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K14755
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 37030:Chemical biology-related
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: Nishiyama Kotaro 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 基礎科学特別研究員 (40803218)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 14-3-3 / ケミカルバイオロジー / 共有結合阻害剤 / シロイヌナズナ / 気孔

Outline of Final Research Achievements

14-3-3 proteins are "hubs" of all eukaryotes. However, 14-3-3s have various isoforms with similar structures, thus methods for controlling individual functions have not been established. This study aimed to evaluate and improve an isoform selectivity of a covalent allosteric inhibitor, and to apply it to the regulation of plant functions. I confirmed that the inhibitor exhibited a higher selectivity on one of the two phylogenetically distinct Arabidopsis 14-3-3 subgroups. Furthermore, injection of the inhibitor to Arabidopsis leaves resulted in a strong stomatal closure via blocking the stomatal opening effect of 14-3-3.

Free Research Field

ケミカルバイオロジー

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

シロイ ヌナズナ14-3-3の両サブグループが異なる生理的機能を示すことが示唆されているが、その詳細は分かっていない。本阻害剤は、これらを植物体内で区別して制御することが期待でき、植物を理解するための分子ツールとして有用である。また、気孔の開閉は、植物の成長や、乾燥地域での栽培など、実際の農業現場においても重要な生理応答である。本阻害剤で気孔を閉口できたことから、乾燥地域での栽培を助ける植物成長調整剤や、農作物や花を保存するための薬剤としての応用が期待できる。