根の形態形成を制御するGRAS/IDDファミリーによる転写制御機構の構造研究

• 研究課題/領域番号: 17K07448
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 植物分子・生理科学
• 研究機関: 東京大学 (2018-2019); 横浜市立大学 (2017)
• 研究代表者: 平野 良憲 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 助教 (50452529)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: X線結晶構造解析 / 転写制御 / 分子認識 / GRASファミリー / 結晶構造解析 / IDDファミリー / 転写因子 / タンパク質間相互作用 / パターン形成 / 蛋白質 / 生体分子 / シグナル伝達 / 植物 / 発現制御

研究成果の概要

植物の根の形態形成に関与するGRASファミリーと転写因子IDDファミリーの相互作用に着目して、構造生物学的・生化学的手法を用いてより詳細な転写制御の分子機構の解析を行った。GRASファミリーのSCL3とIDDファミリー複合体のX線結晶構造解析を行った結果、既存のGRAS-IDD相互作用とは異なる新規の相互作用であることが明らかとなった。また、生化学的な解析から転写因子IDDファミリーとGRASタンパク質の組み合わせによって多数のタンパク質から構成される複合体が形成され、複雑な転写制御が行われている可能性が示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

植物の根の形態形成は成長過程と調和して転写制御をオン・オフにするため、複雑に制御されている。本研究では根の形態形成に重要な2つのファミリーGRAS, IDDファミリーについてその立体構造解析と分子相互作用解析の結果から、GRASファミリーとIDDファミリーの相互作用様式には多様性があることを示し、結合する組み合わせによって様々な転写制御複合体を形成し得ることを明らかにした。本成果は植物の複雑な転写制御機構の理解を深めると期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Polar recruitment of RLD by LAZY1-like protein during gravity signaling in root branch angle control (2020)
  • 著者名/発表者名: Furutani Masahiko、Hirano Yoshinori、Nishimura Takeshi、Nakamura Moritaka、Taniguchi Masatoshi、Suzuki Kanako、Oshida Ryuichiro、Kondo Chiemi、Sun Song、Kato Kagayaki、Fukao Yoichiro、Hakoshima Toshio、Morita Miyo Terao
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 11 号: 1 ページ: 1-13
  • DOI: 10.1038/s41467-019-13729-7
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Structural basis of phosphatidylcholine recognition by the C2-domain of cytosolic phospholipase A2α (2019)
  • 著者名/発表者名: Hirano Yoshinori、Gao Yong-Guang、Stephenson Daniel J、Vu Ngoc T、Malinina Lucy、Simanshu Dhirendra K、Chalfant Charles E、Patel Dinshaw J、Brown Rhoderick E
  • 雑誌名: eLife 巻: 8
  • DOI: 10.7554/elife.44760
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Strigolactone perception and deactivation by a hydrolase receptor DWARF14 (2019)
  • 著者名/発表者名: Seto Y,Yasui R,Kameoka H,Tamiru M,Cao M,Terauchi R,Sakurada A,Hirano R,Kisugi T,Hanada A,Umehara M,Seo E,Akiyama Ki,Burke J,Takeda-Kamiya N,Li W,Hirano Y,Hakoshima T,Mashiguchi K,Noel JP,Kyozuka J,Yamaguchi S
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 10 号: 1 ページ: 191-191
  • DOI: 10.1038/s41467-018-08124-7
  • NAID: 120006550404
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The force‐sensing device region of α‐catenin is an intrinsically disordered segment in the absence of intramolecular stabilization of the autoinhibitory form (2018)
  • 著者名/発表者名: Hirano, Y., Amano, Y., Yonemura, S. and Hakoshima, T.
  • 雑誌名: Genes to Cells 巻: 23 号: 5 ページ: 16-16
  • DOI: 10.1111/gtc.12578
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 重力シグナリングに関わるLZY 及びRLD の機能解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 古谷将彦，西村岳志，押田龍一郎，谷口雅俊，平野良憲、箱嶋敏雄、森田(寺尾)美代
  • 学会等名: 第５９回日本植物生理学会年会
• [備考] 植物の根に重力方向を伝える新しい因子の発見 ～オーキシンを重力側へより多く分配するしくみ～
  • URL: http://www.f.u-tokyo.ac.jp/topics.html?page=1&key=1578474649
• [備考] 植物の根に重力方向を伝える新しい因子の発見 ～ オーキシンを重力側へより多く分配するしくみ
  • URL: https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/ja/press/z0111_00013.html