2013 Fiscal Year Annual Research Report
ケミカルバイオロジーによる細胞膜オーキシン受容体の機能解析
Publicly Offered Research
| Project Area | Plant cell wall as information-processing system |
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| Project/Area Number |
25114518
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Research Institution | Okayama University of Science |
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Principal Investigator |
林 謙一郎 岡山理科大学, 理学部, 教授 (30289136)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | オーキシン / 植物ホルモン / 細胞壁 / ケミカルバイオロジー |
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| Research Abstract |
オーキシンは、主として細胞伸長と細胞分裂を制御する植物ホルモンである。植物のオーキシン応答には転写調節を介した応答と、転写調節を介さない応答がある。転写調節を介したオーキシン応答には、核内受容体であるTIR1が関与することが明らかとされているが、一方、転写調節を介さないオーキシンの信号伝達経路に関する受容体は明らかとされておらず、これまで、Auxin Binding Protein 1(ABP1)とよばれる細胞膜上で機能する受容体により調節されると推定されてきた。すなわち、ABP1は転写調節に関与しない細胞伸長に深く関与すると考えられてきた。しかしながら、その遺伝学的な解析ではABP1の下流の信号伝達経路に関わる因子は同定されておらず、それらの機能もほとんど明らかとされていない。本研究では“細胞伸長の制御”に関与する細胞壁の情報処理システムの解析の一環として、ケミカルバイオロジーの手法を活用して、ABP1を起点とする信号伝達経路の解明に注力してきた。植物のオーキシン反応ではTIR1とABP1の両信号経路が統合されて細胞伸長を調節するため、ABP1のオーキシン反応を選択的に観察することは極めて困難である。我々はABP1の結晶構造に基づいて、ABP1に選択的に結合する化合物を分子設計することに成功し、そのオーキシン様の活性が、TIR1への結合を介さずに発揮されることを確認できた。
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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
ABP1の構造情報にもとづいて、そのオーキシン認識部位に結合するリガンド分子を分子設計することに成功した。このリガンドは、胚軸伸長や不定根の形成促進などオーキシンに特徴的な活性を示すことを確認した。一方、tir1/afb2変異株やyeast two-hybridアッセイの結果から、リガンド分子のオーキシン様活性は、TIR1受容体への結合を介さずに発揮されることが明らかとなった。また、様々な生理活性試験の結果から、リガンドのオーキシン様活性は、オーキシンの極性輸送を活性化することにより示されることを見出した。
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| Strategy for Future Research Activity |
オーキシンの核内受容体であるTIR1と、細胞膜受容体と推定されるABP1は、共に植物の細胞伸長を制御するため、ABP1の機能を表現型に基づいて解析することは困難であった。我々は、ABP1の結晶構造に基づく分子設計を行いABP1に選択的に結合し、活性化する化合物を見出すことができた。これまで、その細胞伸長について、ABP1選択的プローブのオーキシン様の活性がTIR1への結合を介さずに発揮されることを明らかとした。また、ABP1選択的プローブがオーキシンの極性輸送を調節することを見出していることから、今後はオーキシン輸送体PINの細胞膜への局在制御に対する効果について検討する。また、ABP1プローブに対して、高い抵抗性を示すシロイヌナズナの変異株を同定しており、これら変異株が、ABP1プローブが誘導する胚軸伸長や不定根形成について強い抵抗性を示すことが確認できた。今後、これら変異株の原因遺伝子を同定するとともに、ABP1の関与する信号経路に変異遺伝子が関与する可能性を検討する。
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[Journal Article] YUCASIN is a potent inhibitor of YUCCA(s), a key enzyme in auxin biosynthesis2014
Author(s)
T. Nishimura, K. Hayashi, H. Suzuki, A. Gyohda, C. Takaoka, Y. Sakaguchi, S. Matsumoto, H. Kasahara, T. Sakai, J. Kato, Y. Kamiya, T. Koshiba
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Journal Title
Plant J
Volume: 77
Pages: 352-366
DOI
Peer Reviewed
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