オーキシン生合成酵素の新規な制御機構に関する研究

• 研究課題/領域番号: 15H05623
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生物有機化学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 増口 潔 東北大学, 生命科学研究科, 助教 (00569725)
• 研究協力者: 笠原 博幸 東京農工大学, 教授
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 24,050千円 (直接経費: 18,500千円、間接経費: 5,550千円); 2018年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2017年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円); 2016年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円); 2015年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
• キーワード: 植物ホルモン / オーキシン / フラビン含有モノオキシゲナーゼ / 生合成

研究成果の概要

植物ホルモンであるインドール-3-酢酸（IAA）は、植物の成長や発達のほぼ全ての過程で中心的な役割を担っている。植物の主要なIAA生合成経路は、トリプトファンアミノ基転移酵素TAAファミリーとフラビン含有モノオキシゲナーゼYUCCAファミリーによるインドール-3-ピルビン酸経路である。本研究では、シロイヌナズナにおいてYUCCAと相互作用するF-boxタンパク質を見出し、その欠損変異体や過剰発現体の解析を通して、IAA生合成は、生合成酵素の遺伝子発現調節だけではなく、翻訳後調節によっても制御されている可能性が示された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

植物ホルモンとして働くオーキシンの生合成における鍵酵素タンパク質であるYUCCA（ユッカ）ファミリーが、遺伝子レベルだけではなく、タンパク質レベルの調節によっても制御されている可能性が示されました。今回モデル植物のシロイヌナズナから見出したYUCCAの調節タンパク質のホモログ（よく似たタンパク質）は他の双子葉植物にも存在するので、本メカニズムは様々な植物において共通したものかもしれません。

研究成果

• [雑誌論文] Agrobacterium tumefaciens Enhances Biosynthesis of Two Distinct Auxins in the Formation of Crown Galls (2019)
  • 著者名/発表者名: Mashiguchi Kiyoshi、Hisano Hiroshi、Takeda-Kamiya Noriko、Takebayashi Yumiko、Ariizumi Tohru、Gao Yangbin、Ezura Hiroshi、Sato Kazuhiro、Zhao Yunde、Hayashi Ken-ichiro、Kasahara Hiroyuki
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 60 号: 1 ページ: 29-37
  • DOI: 10.1093/pcp/pcy182
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Structural Basis of Karrikin and Non-natural Strigolactone Perception in Physcomitrella patens (2019)
  • 著者名/発表者名: Burger Marco、Mashiguchi Kiyoshi、Lee Hyun Jee、Nakano Misaki、Takemoto Kodai、Seto Yoshiya、Yamaguchi Shinjiro、Chory Joanne
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 26 号: 4 ページ: 855-865.e5
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2019.01.003
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] An allelic series at the KARRIKIN INSENSITIVE 2 locus of Arabidopsis thaliana decouples ligand hydrolysis and receptor degradation from downstream signalling (2018)
  • 著者名/発表者名: Yao Jiaren、Mashiguchi Kiyoshi、Scaffidi Adrian、Akatsu Tomoki、Melville Kim T.、Morita Ryo、Morimoto Yu、Smith Steven M.、Seto Yoshiya、Flematti Gavin R.、Yamaguchi Shinjiro、Waters Mark T.
  • 雑誌名: The Plant Journal 巻: 96 号: 1 ページ: 75-89
  • DOI: 10.1111/tpj.14017
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Yucasin DF, a potent and persistent inhibitor of auxin biosynthesis in plants (2017)
  • 著者名/発表者名: Tsugafune Shinichi、Mashiguchi Kiyoshi、Fukui Kosuke、Takebayashi Yumiko、Nishimura Takeshi、Sakai Tatsuya、Shimada Yukihisa、Kasahara Hiroyuki、Koshiba Tomokazu、Hayashi Ken-ichiro
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 13992-13992
  • DOI: 10.1038/s41598-017-14332-w
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Involvement of STH7 in light-adapted development in Arabidopsis thaliana promoted by both strigolactone and karrikin. (2017)
  • 著者名/発表者名: Thussagunpanit J, Nagai Y, Nagae M, Mashiguchi K, Mitsuda N, Ohme-Takagi M, Nakano T, Nakamura H, Asami T.
  • 雑誌名: Biosci Biotechnol Biochem. 巻: 81 号: 2 ページ: 292-301
  • DOI: 10.1080/09168451.2016.1254536
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] シロイヌナズナの葉の老化におけるストリゴラクトンの機能解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 横山千晃, 東大野むつみ, 森本優, 瀬戸義哉, 秋山康紀, 増口潔, 山口信次郎
  • 学会等名: 植物化学調節学会第53回大会
• [学会発表] DWARF14-LIKEによるストリゴラクトン生合成の制御機構の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 森田諒, 田中海, 亀岡啓, 経塚淳子, 瀬戸義哉, 増口潔, 山口信次郎
  • 学会等名: 植物化学調節学会第53回大会
• [学会発表] ストリゴラクトン非依存的な信号伝達を可能とする変異型AtD14の改変 (2018)
  • 著者名/発表者名: 平野伶奈, 櫻田茜, 瀬戸義哉, 増口潔, 山口信次郎
  • 学会等名: 植物化学調節学会第53回大会
• [学会発表] シロイヌナズナにおけるストリゴラクトン輸送体の探索 (2018)
  • 著者名/発表者名: 鈴木馨、来生貴也、森愛実、秋山康紀、瀬戸義哉、増口潔、山口信次郎
  • 学会等名: 第59回日本植物生理学会
• [学会発表] Regulation of strigolactone biosynthesis by the D14 like pathway in rice (2017)
  • 著者名/発表者名: 増口潔
  • 学会等名: 2nd International Congress on Strigolactones
  • 発表場所: トリノ（イタリア）
  • 年月日: 2017-03-27
  • 国際学会
• [学会発表] Strigolactone transport in Arabidopsis (2017)
  • 著者名/発表者名: Mashiguchi Kiyoshi
  • 学会等名: Plant Biology at Tohoku University
• [学会発表] エポキシ型ジベレリンの分析法の確立 (2017)
  • 著者名/発表者名: 石田俊晃、札野翔子、Zhang Y、Zhu H、Zhang S、He Z、瀬戸義哉、増口潔、山口信次郎
  • 学会等名: 植物化学調節学会第52回大会
• [学会発表] ストリゴラクトンの新規生合成阻害剤の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岩崎愛、石田俊晃、櫻田茜、田中海、瀬戸義哉、笠原博幸、増口潔、山口信次郎
  • 学会等名: 植物化学調節学会第52回大会
• [学会発表] シロイヌナズナのDWARF14 によるストリゴラクトンの受容と加水分解の経時的な解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 安井令、瀬戸義哉、来生貴也、秋山康紀、増口潔、山口信次郎
  • 学会等名: 植物化学調節学会第52回大会
• [学会発表] シロイヌナズナにおけるストリゴラクトン輸送体の探索 (2017)
  • 著者名/発表者名: 鈴木馨、来生貴也、森愛美、秋山康紀、瀬戸義哉、増口潔、山口信次郎
  • 学会等名: 植物化学調節学会第52回大会
• [学会発表] Strigolactone biosynthesis and its regulation (2016)
  • 著者名/発表者名: 増口潔
  • 学会等名: Frontiers in parasitic plant and host interactions
  • 発表場所: 奈良先端科学技術大学院大学（奈良県）
  • 年月日: 2016-08-30
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Identification of essential amino acid residues in KAI2/HTL in Arabidopsis. (2016)
  • 著者名/発表者名: 増口潔
  • 学会等名: The 22nd International Conference on Plant Growth Substances (IPGSA)
  • 発表場所: トロント（カナダ）
  • 年月日: 2016-06-21
  • 国際学会
• [図書] 第11章 ストリゴラクトン. 新しい植物ホルモンの科学・第3版 (2016)
  • 著者名/発表者名: 増口潔, 山口信次郎
  • 出版者: 講談社
• [備考] 東北大学生命科学研究科・活性分子動態分野
  • URL: http://labo.lifesci.tohoku.ac.jp/biomol/
• [備考] 東北大学生命科学研究科活性分子動態分野
  • URL: http://labo.lifesci.tohoku.ac.jp/biomol/