天然物立体異性体を用いる植物ホルモン活性制御

• 研究課題/領域番号: 18KK0162
• 研究種目: 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分37:生体分子化学およびその関連分野
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 上田 実 東北大学, 理学研究科, 教授 (60265931)
• 研究分担者: 岡田 憲典 東京大学, 生物生産工学研究センター(現在使用不可), 准教授 (20312241) ; 高岡 洋輔 東北大学, 理学研究科, 准教授 (80599762) ; 宮本 皓司 帝京大学, 理工学部, 講師 (90721514) ; 加治 拓哉 東北大学, 理学研究科, 助教 (80835520)
• 研究期間 (年度): 2019-02-07 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円); 2020年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円); 2019年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円); 2018年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
• キーワード: 植物ホルモン / ジャスモン酸 / 受容体 / 遺伝的冗長性 / コロナチン / 立体異性体 / 化学プローブ / 標的選択性 / 活性チューニング / 二次代謝

研究成果の概要

植物毒素の立体異性体ライブラリーを化学合成によって構築し、これらの植物ホルモン受容体サブタイプへの親和性の網羅的評価と、その生物活性をスペインCNB-CSICとの国際共同研究によって実施した。立体異性体ライブラリーの評価を、シロイヌナズナ、トマト、イネの3種の植物を用いて行い、核受容体サブタイプにユニークな選択的親和性を示す立体異性体をそれぞれ見出すことに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

通常では、植物の病原菌感染耐性は、植物の生長阻害とトレードオフの関係にあるが、本手法ではこれらを切り離して活性化できることが明らかになり、既存の遺伝学的手法と比較して、ケミカルバイオロジー手法の優れた点を示すことができた。本分子は植物ホルモンのシグナル伝達の内の一部のみを選択的に活性化する一方で、遺伝子発現の抑制は歩と度起こさないことが明らかになった。これによって、植物の生長防御には、細胞壁の生合成を抑制する遺伝子群の発現が関与することが明らかになった。

研究成果

• [国際共同研究] CNB-CSIC(スペイン)
• [国際共同研究] スペイン国立生物工学研究所(スペイン)
• [国際共同研究] マドリード自治大学(スペイン)
• [雑誌論文] Protein?protein interactions between jasmonate-related master regulator MYC and transcriptional mediator MED25 depend on a short binding domain (2022)
  • 著者名/発表者名: Takaoka Yousuke、Suzuki Kaho、Nozawa Akira、Takahashi Hirotaka、Sawasaki Tatsuya、Ueda Minoru
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 298 号: 1 ページ: 101504-101504
  • DOI: 10.1016/j.jbc.2021.101504
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Extended JAZ degron sequence for plant hormone binding in jasmonate co-receptor of tomato SlCOI1-SlJAZ (2021)
  • 著者名/発表者名: Saito Rina、Hayashi Kengo、Nomoto Haruna、Nakayama Misuzu、Takaoka Yousuke、Saito Hiroaki、Yamagami Souhei、Muto Toshiya、Ueda Minoru
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 号: 1 ページ: 13612-13612
  • DOI: 10.1038/s41598-021-93067-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Syntheses of dinor-cis/iso-12-oxo-phytodienoic acid (dn-cis/iso-OPDAs), ancestral jasmonate phytohormones of the bryophyte Marchantia polymorpha L., and their catabolites (2021)
  • 著者名/発表者名: Wang Jianxin、Sakurai Haruka、Kato Nobuki、Kaji Takuya、Ueda Minoru
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 号: 1 ページ: 2033-2033
  • DOI: 10.1038/s41598-021-81575-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Rational design of a stapled JAZ9 peptide inhibiting protein?protein interaction of a plant transcription factor (2021)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Kaho、Takaoka Yousuke、Ueda Minoru
  • 雑誌名: RSC Chemical Biology 巻: 2 号: 2 ページ: 499-502
  • DOI: 10.1039/d0cb00204f
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Deciphering OPDA Signaling Components in the Momilactone-Producing Moss Calohypnum plumiforme (2021)
  • 著者名/発表者名: Hideo Inagaki, Koji Miyamoto, Noriko Ando, Kohei Murakami, Koki Sugisawa, Shion Morita, Emi Yumoto, Miyu Teruya, Kenichi Uchida, Nobuki Kato, Takuya Kaji, Yousuke Takaoka, Yuko Hojo, Tomonori Shinya, Ivan Galis, Akira Nozawa, Tatsuya Sawasaki, Hideaki Nojiri, Minoru Ueda, Kazunori Okada
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Science 巻: 12 ページ: 688565-688565
  • DOI: 10.3389/fpls.2021.688565
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hoechst-tagged Fluorescein Diacetate for Fluorescence Imaging-based Assessment of Stomatal Dynamics in Arabidopsis thaliana (2020)
  • 著者名/発表者名: Y. Takaoka, S. Miyagawa, A. Nakamura, S. Egoshi, S. Tsukiji, M. Ueda
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 10 号: 1 ページ: 5333-5333
  • DOI: 10.1038/s41598-020-62239-w
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Scalable synthesis of (+)-coronafacic acid, (2020)
  • 著者名/発表者名: N. Kato, S. Miyagawa, H. Nomoto, M. Nakayama, M. Iwashita, M. Ueda
  • 雑誌名: Chirality 巻: 32 号: 4 ページ: 423-430
  • DOI: 10.1002/chir.23172
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stereoselective Syntheses of all the Possible Stereoisomers of Coronafacic Acid (2020)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Raku、Kato Nobuki、Hayashi Kengo、Tozawa Sho、Ogura Yusuke、Kuwahara Shigefumi、Ueda Minoru
  • 雑誌名: ChemistryOpen 巻: 9 号: 10 ページ: 1008-1017
  • DOI: 10.1002/open.202000210
  • 査読あり