| Project/Area Number |
22KK0076
|
|---|
| Research Category |
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Review Section |
Medium-sized Section 37:Biomolecular chemistry and related fields
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
上田 実 東北大学, 理学研究科, 教授 (60265931)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
林 謙吾 東北大学, 理学研究科, 学術研究員 (20965339)
加治 拓哉 東北大学, 理学研究科, 助教 (80835520)
高岡 洋輔 東北大学, 理学研究科, 准教授 (80599762)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2022-10-07 – 2026-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
|
| Budget Amount *help |
¥20,150,000 (Direct Cost: ¥15,500,000、Indirect Cost: ¥4,650,000)
Fiscal Year 2024: ¥8,450,000 (Direct Cost: ¥6,500,000、Indirect Cost: ¥1,950,000)
Fiscal Year 2023: ¥8,450,000 (Direct Cost: ¥6,500,000、Indirect Cost: ¥1,950,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
|
|---|
| Keywords | ジャスモン酸 / 始原植物ホルモン / COI1-JAZ / 生合成 / 化学進化 / ゼニゴケ / 受容体 / delta4-dn-OPDA |
|---|
| Outline of Research at the Start |
植物の陸生化に呼応して、植物の防御応答を担う始原ホルモンとその受容体を含むシグナル伝達系が発生し、高等植物のシグナル伝達系へと進化していく過程で植物ホルモン分子とホルモン受容体の共進化（ホルモンの分子構造変化と対応する受容体構造の変化）が起こり、生体システムとしての最適化が進んだ。本研究では、陸上植物の起源とされるゼニゴケの始原植物ホルモン系に着目し、これまで謎であった真の始原植物ホルモンを同定し、そのシグナル伝達機構を解明することを目的とする。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
ゼニゴケを含む蘚苔類は、現生の維管束植物とは異なるホルモンシステムを有すると報告された。我々は国際共同研究によるデータ解析および化学合成を通じて、この新規オキシリピンホルモンの構造をΔ4-dn-cis/iso-OPDAと同定した．これは維管束植物には見られないC20不飽和脂肪酸（PUFA）を出発物質とする、ユニークなオキシリピンである．同じくC20-PUFA由来であるプロスタグランジン類との類似性を考えると、非常に興味深い．一方で、合成標品を用いた活性評価の結果、dn-cis/iso-OPDAおよびΔ4-dn-cis-OPDAのうち、iso体と名付けた異性体のみが強い受容体親和性を示すことが明らかとなった3)．重水素標識体を用いた実験から、dn-cis-OPDAおよびΔ4-dn-cis-OPDAは生合成前駆体であり、実際の活性体はそれらが異性化して生成されるdn-iso-OPDAおよびΔ4-dn-iso-OPDAであることが判明した．やはり、信頼できる活性評価のためには、化学合成による純粋な標品の使用と正確な化学分析が不可欠である．
この結果は、植物ホルモンの構造進化を考える上で重要なヒントを与えてくれた．dn-cis-OPDAは、JA-Ileの生合成前駆体でもあるが、JA-Ileの生合成経路では、dn-cis-OPDAは還元酵素によりOPC-8へと変換され、β-酸化によってJAに変換される．すなわち、植物の進化過程において、同一の中間体に対して行われる分子変換が「異性化」から「還元」へと切り替わったことが、ホルモン構造の進化の鍵と考えられる．我々はこの現象を「生合成経路の進化的シフト」と名付けた。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の目的であった、ゼニゴケの新規ホルモンの同定に留まらず、植物ホルモンの化学進化に関する重要な知見を得ることができた。植物の進化過程において、同一のホルモン生合成中間体に対して行われる分子変換が「異性化」から「還元」へと切り替わったことが、ホルモン構造の進化の鍵と考えられる．我々はこの現象を「生合成経路の進化的シフト」と名付けた。
|
| Strategy for Future Research Activity |
我々はこの現象を「生合成経路の進化的シフト」仮説の検証には、異性化酵素の同定が必要である。今後は、ゼニゴケやヒメツリガネゴケを対象として、異性化酵素の同定をすすめる。
|
