植物ホルモン・ストリゴラクトン情報伝達機構の構造基盤解明と新規制御剤の創製

• 研究課題/領域番号: 16H06736
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 応用生物化学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 平林 佳 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任助教 (00778730)
• 研究期間 (年度): 2016-08-26 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 植物ホルモン / X線結晶構造解析 / 構造生物学

研究実績の概要

植物ホルモン「ストリゴラクトン（SL）」は、植物の「枝分かれ」という農業バイオマスに寄与する極めて有用な形質を制御している。本研究では、SLの情報伝達系に関わる因子の生化学/構造生物学的解析を押し進め、SL形質に基づく技術開発を目的とした。得られた成果は、植物本来が持っている生長のための潜在能力を顕在化・活性化させるための知見・技術として利用できる。
今年度は、まだまだ未解明な点の多いSL情報伝達機構について、その全容解明を目指し、受容体D14を起点に構造生物学的/生化学的アプローチを仕掛け、以下のような成果が得られた。
未だに報告されていないSL結合状態のD14を捉えるべく、D14の保存された触媒残基に変異導入を行った。単一/多重変異体の調製に成功し、SL分解活性が消失したことを確認できた。またSL存在下における結晶化スクリーニングではいくつかの条件で結晶が得られ、X線回折測定からデータセットを回収し現在解析を進めている。
SL情報伝達抑制因子D53について、全長および各ドメインに分けた複数の発現系を構築した。またそれらの大量発現を行い、単離精製系を確立することにも成功した。調製したD14変異体およびD53は、in vitro相互作用実験に用い、シグナル伝達におけるSL加水分解の重要性を検討できた。さらに、SL-D14-D53三者複合体の結晶構造解析に向けて結晶化スクリーニングを行い、幾つかの候補を見出すことができた。
以上の成果は、本研究の目的達成に向けた一連の実験の中で、特にその礎ともいえるものであり、非常に有意義な結果であるといえる。

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] A substrate-bound structure of cyanobacterial biliverdin reductase identifies stacked substrates as critical for activity (2017)
  • 著者名/発表者名: Haruna Takao, Kei Hirabayashi, Yuki Nishigaya, Haruna Kouriki, Tetsuko Nakaniwa, Yoshinori Hagiwara, Jiro Harada, Hideaki Sato, Toshimasa Yamazaki, Yoichi Sakakibara, Masahito Suiko, Yujiro Asada, Yasuhiro Takahashi, Ken Yamamoto, Keiichi Fukuyama, Masakazu Sugishima, and Kei Wada
  • 雑誌名: Nat. Commun. 巻: 8 号: 1 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1038/ncomms14397
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 鉄硫黄クラスター生合成系の中核成分SufBCD複合体の遺伝生化学的解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 湯田瑛樹、藤城貴史、田中尚志、平林佳、福山恵一、和田啓、高橋康弘
  • 学会等名: 第89回日本生化学会年会（口頭発表）
  • 発表場所: 仙台国際センター/東北大学川内北キャンパス（宮城県仙台市）
• [学会発表] 鉄硫黄クラスター生合成系の中核成分SufBCD複合体の遺伝生化学的解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 湯田瑛樹、藤城貴史、田中尚志、平林佳、福山恵一、和田啓、高橋康弘
  • 学会等名: 第89回日本生化学会年会（ポスター発表）
  • 発表場所: 仙台国際センター/東北大学川内北キャンパス（宮城県仙台市）