| 研究課題/領域番号 |
20K15447
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分38030:応用生物化学関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
齋藤 俊也 東北大学, 工学研究科, 学術研究員 (00825226)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | イオンチャネル / 植物 / リン酸化酵素 / 膜タンパク質 / 電気生理学 / カルシウム / 質量分析 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年, 乾燥・病害などに対応できる植物の創生が世界的に求められている。その実現には気孔の開閉を環境に合わせて最適化することが不可欠であるが, 各種ストレスに応じた気孔のキナーゼ(リン酸化酵素)-イオンチャネル(イオン輸送体)間シグナルは一部しか解明されておらず, 複合ストレスに対する植物の応答解析も既存の方法では困難である。そこで,
・ホスホプロテオミクス解析による, 各種ストレス下における気孔のキナーゼ-イオンチャネル間シグナルの全貌の解明
・独自の蛍光プローブを用いた, 様々な複合ストレスに対する気孔の応答解析
を試み, 得られた知見を統合することでストレス耐性植物創生の基盤を作ることを目指す。
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| 研究実績の概要 |
当初の研究計画では、【①ホスホプロテオミクス解析】により気孔の全タンパク質のリン酸化解析を行ったうえで【②電気生理測定】によりイオンチャネルとキナーゼの対応関係を割り出す予定であったが、ホスホプロテオミクス解析および【③】で記述した蛍光プローブの実用化が難航しており研究が遅れていた。
しかしここまでの研究過程において、気孔のストレスシグナルの使い分けに重要と思われるアニオンチャネルSLAC1のアミノ酸残基が発覚したため、これらのアミノ酸残基へのリン酸化が気孔の挙動に与える影響を調査するべく、SLAC1の該当アミノ酸残基に疑似リン酸化・脱リン酸化変異を施した植物体を作製中である。また、これらのアミノ酸残基のリン酸化に必要なキナーゼの遺伝子欠損もSALK遺伝子研究所より注文し一通り取り揃えている。今後はこれらの植物体における気孔の挙動を調査することによりチャネルの各リン酸化部位とそれぞれが担う役割を割り出す予定である。
さらに前年度、気孔のCa2+シグナルの種類によって応答する気孔のリン酸化モジュールが異なる可能性があることを報告した。これに関して、リン酸化モジュールとしてCBLをターゲットとし、気孔のCa2+シグナル誘起剤とCBLの対応関係を電気生理実験および精製CBLタンパク質と誘起剤の結合実験により見出すべく、実験の準備を進めている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
前述した通り、当初本研究はホスホプロテオミクス解析により気孔の全タンパク質のリン酸化解析を行ったうえで電気生理測定によりイオンチャネルとキナーゼの対応関係を割り出すという計画であったが、ホスホプロテオミクス解析および蛍光プローブの実用化が難航しており研究が遅れていた。
そのため、これまでの研究過程で発見したSLAC1の重要アミノ酸残基と気孔の挙動の関係性を実際の植物体を用いた実験で明らかにするという方向に研究方針を大幅に転換している。
これにより遺伝子組み換え植物体やCa2+シグナル誘起剤-CBL結合実験の実験系の立ち上げなど当初の計画になかった準備が新たに必要となった。
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| 今後の研究の推進方策 |
前述した通り、SLAC1の重要アミノ酸残基に疑似リン酸化・脱リン酸化変異を施した植物体を作製中である。現在遺伝子導入まで完了しており、抗生物質選抜により導入遺伝子のホモ接合型挿入を確認後実験に使用する。また、これらのアミノ酸残基のリン酸化に必要なキナーゼの遺伝子欠損もSALK遺伝子研究所より注文し一通り取り揃えており、今後はこれらの植物体における気孔の挙動を調査することによりチャネルの各リン酸化部位とそれぞれが担う役割を割り出す予定である。
さらに、気孔のCa2+シグナル誘起剤とCBLの対応関係を電気生理実験および精製CBLタンパク質と誘起剤の結合実験により見出すべく、実験の準備を進めている。以上の実験により、SLAC1を中心とした気孔のCa2+/リン酸化シグナルにより気孔の挙動がどのように制御されているかを解き明かす予定である。
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