マイクロドメインにおける光受容体フォトトロピンシグナリングの解明（国際共同研究強化）

• 研究課題/領域番号: 15KK0254
• 研究種目: 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 植物分子・生理科学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 末次 憲之 京都大学, 生命科学研究科, 研究員 (60514156)
• 研究協力者: Christie John M. University of Glasgow, Institute of Molecular, Cell & Systems Biology, Professor
• 研究期間 (年度): 2016 – 2018
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円)
• キーワード: フォトトロピン / 葉緑体運動 / 青色光 / 光受容体 / 植物

研究成果の概要

青色光受容体フォトトロピンは光屈性、葉緑体運動、葉の発生など様々な光反応を制御する。フォトトロピン結合タンパク質であるRPT2とNCH1 は葉緑体運動を制御することが知られているが、どのようにフォトトロピンがこれらタンパク質を制御するかはわかっていなかった。本国際共同研究では、RPT2とNCH1の機能に着目した。NCH1は青色光によるフォトトロピン依存のリン酸化制御を受けることがわかった。RPT2とNCH1は植物体内でお互いに結合し、フォトトロピンとも結合する。さらにマス解析により、様々なフォトトロピンシグナリング因子を同定した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

フォトトロピンは植物における光合成反応の効率化を図りバイオマスの増産に必須な現象を制御する光受容体である。本研究で明らかになったフォトトロピンシグナリングの初期反応の分子メカニズムは、一つの光受容体が全く異なる現象を制御する分子機構を明らかにし植物学分野に新たな知見を与えるという学術的意義だけでなく、将来的な食糧不足の解決に不可欠である作物の効率の良いバイオマス増産法の開発研究にも重要な知見を与えるという社会的意義も持つ。

研究成果

• [国際共同研究] グラスゴー大学(英国) (2016)
  • 年月日: 2016-11-01
• [雑誌論文] Chloroplast Accumulation Response Enhances Leaf Photosynthesis and Plant Biomass Production (2018)
  • 著者名/発表者名: Gotoh Eiji、Suetsugu Noriyuki、Yamori Wataru、Ishishita Kazuhiro、Kiyabu Ryota、Fukuda Masako、Higa Takeshi、Shirouchi Bungo、Wada Masamitsu
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 178 号: 3 ページ: 1358-1369
  • DOI: 10.1104/pp.18.00484
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Shining light on the function of NPH3/RPT2-Like (NRL) proteins. (2018)
  • 著者名/発表者名: Christie J.M., Suetsugu, N., Sullivan S., and Wada M.
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 176 号: 2 ページ: 1015-1024
  • DOI: 10.1104/pp.17.00835
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Palisade cell shape affects the light-induced chloroplast movements and leaf photosynthesis (2018)
  • 著者名/発表者名: Gotoh, E., N. Suetsugu, T. Higa, T. Matsushita, H. Tsukaya and M. Wada
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1 ページ: 1472-1472
  • DOI: 10.1038/s41598-018-19896-9
  • NAID: 120006394740
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Insights into Land Plant Evolution Garnered from the Marchantia polymorpha Genome. (2017)
  • 著者名/発表者名: Bowman J, Kouchi T,..(106名）..Yokoyama R, ..(4名)
  • 雑誌名: Cell 巻: 171 号: 2 ページ: 287-304
  • DOI: 10.1016/j.cell.2017.09.030
  • NAID: 120006353839
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Two coiled-coil proteins, WEB1 and PMI2, suppress the signaling pathway of chloroplast accumulation response that mediated by two phototropin-interacting proteins, RPT2 and NCH1, in seed plants. (2017)
  • 著者名/発表者名: Suetsugu, N., and M.Wada
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences, 巻: 18 号: 7 ページ: 1469-1469
  • DOI: 10.3390/ijms18071469
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ferns, mosses, and liverworts as model systems for light-mediated chloroplast movements. (2017)
  • 著者名/発表者名: Suetsugu T., T. Higa, and M. Wada
  • 雑誌名: Plant Cell Environment 巻: 印刷中 号: 11 ページ: 2447-2456
  • DOI: 10.1111/pce.12867
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] An adenylyl cyclase with a phosphodiesterase domain in basal plants with a motile sperm system. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kasahara, M., Suetsugu, N., Urano, Y., Yamamoto, C., Ohmori, M., Takada, Y., Okuda, S., Nishiyama, T., Sakayama, H., Kohchi, T., Takahashi, F.
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 6 号: 1 ページ: 39232-39232
  • DOI: 10.1038/srep39232
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] NCH1 is a key factor that specifically mediates phototropin-dependent chloroplast accumulation movement in land plants (2018)
  • 著者名/発表者名: Suetsugu N, Sullivan S, Kohchi T, Christie JM.
  • 学会等名: International Symposium on Plant Photobiology, 2018
  • 国際学会
• [学会発表] NCH1 is a key factor that specifically mediates phototoropin-dependent chloroplast accumulation movement in land plants (2018)
  • 著者名/発表者名: Noriyuki Suetsugu, Stuart Sullivan, Takayuki Kohchi, John M. Christie
  • 学会等名: International Symposium on Plant Photobiology, 2018
  • 国際学会
• [学会発表] RPT2 and NCH1 are key factors for the blue-light receptor phototoropin-signaling pathway in land plants (2017)
  • 著者名/発表者名: Noriyuki Suetsugu, Stuart Sullivan, Takayuki Kohchi, John M. Christie
  • 学会等名: From Proteome to Phenotype: role of post-translational modifications(The Society for Experimental BIology)
  • 国際学会
• [学会発表] 光による葉緑体定位運動の分子メカニズムの研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 末次 憲之
  • 学会等名: 日本植物学会第80回大会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター（沖縄県・宜野湾市）
  • 年月日: 2016-09-16
  • 招待講演