サイクリン依存性キナーゼAに見出した新奇なブレーキ機能の生理的意義とその分子基盤

• 研究課題/領域番号: 18K06273
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分44030:植物分子および生理科学関連
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 藤田 知道 北海道大学, 理学研究院, 教授 (50322631)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: サイクリン依存性キナーゼ / 環境応答 / 新機能 / 植物 / 動物 / 非生物ストレス / ヒメツリガネゴケ / ストレス

研究成果の概要

本研究成果により、PpCDKAが細胞周期以外にも環境ストレスを含む様々な環境応答反応に重要な機能を持つ因子であることを示すことができた。特にCDKAによる光応答の分子制御メカニズムを詳細に研究し、CDKAは細胞周期制御とは独立に光応答を制御しており、その機能はヒメツリガネゴケだけではなく被子植物のシロイヌナズナでも保存されていることを見出した。さらにヒトや動物においてもCDKAオルソログであるCDK1が細胞周期以外に環境応答を制御している可能性を提唱した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

CDKAが細胞周期とは独立に光応答を制御するという機能はこれまで知られておらず、またこの機能が陸上植物に保存されたものであるという発見の学術的意義は極めて高い。また本研究によりヒトを含む動物においてもCDKAオルソログ、CDK1がストレス応答に関与している可能性が考えられ、この機能と疾病の関与を今後新たに検討することが必要になるかもしれない。このように本研究は基礎植物学のみならず農学や医学など幅広い分野に影響を与える社会的意義の高いものである。

研究成果

• [雑誌論文] How plants grow under gravity conditions besides 1 g: Perspectives from hypergravity and space experiments that employ bryophytes as a model organism (2021)
  • 著者名/発表者名: Kume, A., Kamachi, H., Onoda, Y., Hanba, T.Y., Hiwatashi, Y., Karahara, I., and Fujita T.
  • 雑誌名: Plant Molecular Biology 巻: - 号: 2 ページ: 348-355
  • DOI: 10.1093/pcp/pcaa165
  • 査読あり
• [雑誌論文] 1gとは異なる重力環境で植物はどのように育つのだろうか －コケ植物を用いた宇宙実験(スペース・モス)から期待できること－ (2020)
  • 著者名/発表者名: 藤田知道, 久米篤, 蒲池浩之, 小野田雄介, 半場祐子, 日渡祐二, 唐原一郎
  • 雑誌名: 植物科学の最前線 巻: 11 号: A ページ: 60-74
  • DOI: 10.24480/bsj-review.11a6.00178
  • ISSN: 2432-9819
  • 査読あり
• [雑誌論文] The PSI-PSII megacomplex in green plants. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yokono M, Takabayashi A, Kishimoto J, Fujita T, Iwai M, Murakami A, Akimoto S, Tanaka A.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 印刷中 号: 5 ページ: 1098-1108
  • DOI: 10.1093/pcp/pcz026
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Formation of a PSI-PSII megacomplex containing LHCSR and PsbS in the moss Physcomitrella patens (2019)
  • 著者名/発表者名: Furukawa, R., Aso M, Fujita, T., Akimoto, S., Tanaka, R., Tanaka, A., Yokono, M., and Takabayashi, A.
  • 雑誌名: Journal of Plant Research 巻: 132 号: 6 ページ: 867-880
  • DOI: 10.1007/s10265-019-01138-2
  • NAID: 120006941693
  • 査読あり
• [学会発表] ヒメツリガネゴケを用いた葉緑体集合運動のシグナル伝達系においてCDKAが制御する過程の探索 (2020)
  • 著者名/発表者名: 森本智郎、井上夏実、門田明雄、藤田知道
  • 学会等名: 日本植物学会第84会大会
• [学会発表] 陸上植物におけるCDKAによる葉緑体運動制御 (2019)
  • 著者名/発表者名: 井上夏実，Liang Bao，菅原駿人， 石川雅樹，後藤栄治，関根政実， Ooikock Teh，長谷部光泰，和田正三，藤田 知道
  • 学会等名: 日本植物学会第83会大会
• [学会発表] Requirement of kinase activity of CDKA on the novel functions in the moss, Physcomitrella patens (2019)
  • 著者名/発表者名: Eggie Febrianto Ginanjar, Masaki Ishikawa, Masami Sekine, Natsumi Inoue, Mitsuyasu Hasebe, Ooi-Kock Teh, and Tomomichi Fujita
  • 学会等名: 第60回日本植物生理学会年会
• [学会発表] PpCDKA controls light signaling in Physcomitrella patens (2018)
  • 著者名/発表者名: Natsumi Inoue, Liang Bao, Masaki Ishikawa, Takeshi Higa, Yuji Hiwatashi, Masami Sekine, Ooi-Kock Teh, Mitsuyasu Hasebe, Masamitsu Wada, Tomomichi Fujita
  • 学会等名: iMOSS 2018
• [備考]
  • URL: https://www.sci.hokudai.ac.jp/PlantSUGOIne/publication/
• [備考] 研究業績
  • URL: https://www.sci.hokudai.ac.jp/PlantSUGOIne/publication/