植物細胞増殖因子の作用機構

• 研究課題/領域番号: 14036214
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 坂神 洋次 名古屋大学, 大学院生命農学研究科, 教授 (80107408)
• 研究分担者: 松林 嘉克 名古屋大学, 大学院生命農学研究科, 助教授 (00313974)
• 研究期間 (年度): 2002 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 88,900千円 (直接経費: 88,900千円); 2006年度: 17,900千円 (直接経費: 17,900千円); 2005年度: 17,600千円 (直接経費: 17,600千円); 2004年度: 17,600千円 (直接経費: 17,600千円); 2003年度: 17,800千円 (直接経費: 17,800千円); 2002年度: 18,000千円 (直接経費: 18,000千円)
• キーワード: ペプチドホルモン / チロシン硫酸化 / 細胞間情報伝達 / 細胞増殖 / 光親和性ラベル / 受容体キナーゼ / シロヌナズナ / 生化学 / カルス / 植物細胞増殖因子 / PSK / 受容体 / チロシン硫酸化酵素 / ペプチド / 細胞増殖因子 / ファイトスルフォカイン / セリン-スレオニンキナーゼ / ロイシンリッチリピート

研究概要

(1)PSKの植物個体レベルにおける機能を明らかにするため,シロイヌナズナPSK受容体(At2902220(AtPSKR1))およびそのホモログの解析を進めた.AtPSKR1の単独破壊株(pskr1-1)では,葉や根のサイズのわずかな減少,成熟葉におけるカルス形成能の低下,細胞老化の促進などの形質が認められる.At5953890およびAt1g72300の導入はこれら変異を相補した.またPSK結合活性も確認された.これらの遺伝子について3重変異株を作製した結果,(i)茎頂および根端分裂組織サイズの明確な減少と,主として細胞数の減少に伴う葉や根のサイズの顕著な減少,(ii)成熟組織からのカルス形成能の顕著な低下,(iii)傷害組織における修復の不全,(iv)細胞老化の促進などの形質が観察された.したがって,PSKは植物個体レベルにおいて,メリステムを含めた全身的な細胞の増殖能力を協調的に調節することで,細胞数の制御や傷害時の組織修復に関与していると考えられる.
(2)PSK受容体PSKR1は約150 kDのLRR-RKであり,細胞外領域に21個のLRRとそのコンセンサスから逸脱した36アミノ酸孤立領域(アイランドドメイン)が存在する.新規に開発したOn-column光親和性ラベル法により繰り返しPSKを架橋させ,断片化後にMS解析を行なうことで,PSKR1のリガンド結合領域がアイランドドメインの前半15アミノ酸領域にあることを見出した.光親和性ラベル法はリガンド-受容体相互作用の解析にしばしば用いられる手法であるが,架橋効率が1%前後と極めて低いことがこれまで難点であった.このon-column光親和性ラベル法は,この問題点を解決する優れた方法であり,さまざまな応用が可能であると考えている.

研究成果

• [雑誌論文] Identification of ligand binding site of pnytosulfokine receptor by on-column photoaffinity labeling. (2007)
  • 著者名/発表者名: Shinohara H. et al.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 282(1) ページ: 124-131
• [雑誌論文] Disruption and overexpression of Arabidopsis Phytosulfokine receptor gene affects cellular longevity and potential for growth. (2006)
  • 著者名/発表者名: Matsubayasni Y. et al.
  • 雑誌名: Plant Physiol. 142(1) ページ: 45-53
• [雑誌論文] Peptide hormones in plants. (2006)
  • 著者名/発表者名: Matsubayashi Y. et al.
  • 雑誌名: Annu. Rev. Plant Biol. 57 ページ: 649-674
• [雑誌論文] Peptide Hormones in Plants. (2006)
  • 著者名/発表者名: Matsubayashi Y. et al.
  • 雑誌名: Annu. Rev. Plant Biol. (In press)
• [雑誌論文] Ion-selective enrichment of tyrosine-sulfated peptides from complex protein digests. (2005)
  • 著者名/発表者名: Amano Y. et al.
  • 雑誌名: Anal. Biochem. 346 ページ: 124-131
• [雑誌論文] Chemical nursing : phytosulfokine improves genetic transformation efficiency by promoting the proliferation of surviving cells on selective media. (2004)
  • 著者名/発表者名: Matsubayashi Y
  • 雑誌名: Plant Cell Rep. 23 ページ: 155-158
• [雑誌論文] Plant peptide hormone phytosulfokine (PSK-alpha) : synthesis of new analogues and their biological evaluation. (2004)
  • 著者名/発表者名: Bahyrycz A
  • 雑誌名: J Pept Sci. 10 ページ: 462-466
• [図書] Handbook of Biologically Active Peptides. Chapter 6 Phytosulfokine. (2006)
  • 著者名/発表者名: Matsutbayasni Y. et al.
  • 総ページ数: 1595
  • 出版者: Academic Press
• [文献書誌] C.Eun, S.Ko., Y.Matsubayashi, Y.Sakagami, H.Kamada: "Phytosulfokine-α requires auxin to stimulate carrot no-embryogenic cell proliferation."Plant Physiol.Biochem.. 41. 447-452 (2003)
• [文献書誌] C.Eun, S.Ko, K.Higashi, D.Yeo, Y.Matsubayashi, Y.Sakagami, H.Kamada: "Phytosulfokine-α, a peptidyl plant growth factor, stimulates cell cycle progression in carrot non-embryogenic cells."Plant Biotechnol.. 20. 195-205 (2003)
• [文献書誌] T.Igasaki, N.Akashi, T.Ujino-Ihara, Y.Matsubayashi, Y.Sakagami, K.Shinohara: "Phytosulfokine stimulates somatic embryogenesis in Cryptomeria japonica."Plant.Cell Physiol.. 44. 1412-1416 (2003)
• [文献書誌] Y.Matsubayashi: "Ligand-receptor pairs in plant peptide signaling."J.Cell.Sci.. 116. 3863-3870 (2003)
• [文献書誌] 坂神洋次: "ペプチド性新植物細胞増殖因子ファイトスルフォカインに関する研究"日本農芸化学会誌. 78. 100-105 (2004)
• [文献書誌] Y.Mtsubayashi, M.Ogawa, A.Morita, Y.Sakagami: "An LRR receptor kinase involved in the perception of a peptide plant hormone, phytosulfokine"Science. 296. 1470-1472 (2002)