| 研究課題/領域番号 |
21K19074
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分38:農芸化学およびその関連分野
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
田畑 亮 名古屋大学, 生命農学研究科, 特任講師 (30712294)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 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 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | 植物 / ペプチド / 器官間シグナル / 環境ストレス応答 / 低酸素ストレス / 短鎖翻訳後修飾型ペプチド / 分泌型ペプチド |
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| 研究開始時の研究の概要 |
脳や神経系に相当する器官を持たない植物は、維管束を介して「根と葉」の間の器官間コミュニケーションの仕組みを発達させ、個体を統御するシステムを進化させてきた。近年、植物はペプチド分子による器官間シグナル伝達機構を介して個体のホメオスタシスを維持している事が明らかになってきたが、植物のゲノムには約1000 個の分泌型ペプチド遺伝子が存在しており、機能解明された因子は限られている。そこで本研究では、環境ストレスに応答した器官間シグナル伝達機構を支える器官間移動性のペプチド分子に着目して、化学的・ゲノム科学の研究アプローチによってストレス応答に必須の新規ペプチドシグナリングを探索する。
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| 研究実績の概要 |
近年、植物は、低分子の植物ホルモンのみならず、ペプチド分子による器官間シグナル伝達機構を介して個体のホメオスタシスを維持している事が明らかになってきた。しかしながら、ゲノム情報より、植物は約1000 個の分泌型ペプチド遺伝子を保持している事が予想されているが、機能解明された因子の数は限られている。植物が持つ機能未知の分泌型ペプチドの中には、環境ストレス応答における器官間シグナル伝達に必須の因子が、さらに多数存在しているのではないかと期待されている。そこで本研究では、環境ストレスに応答した器官間シグナル伝達機構と、それを支える器官間移動性のペプチド分子に着目して、化学的・ゲノム科学の研究アプローチによって、ストレス応答に必須の新規ペプチド分子探索に挑戦する。
これまで、トマトより採集した維管束液からタンパク質抽出を行い、nano LC-MS によるペプチドミクス解析を行うことで、複数のトマト硫酸化ペプチド（短鎖翻訳後修飾型ペプチド）を同定した。また、シロイヌナズナを用いて、DNA修復因子の変異体背景でゲノム編集を実施して（Tandem cluster破壊法）、ゲノムに大きな欠失を引き起こすことで、鉄欠乏によって誘導されるCysteine-rich peptide（CRP）の破壊株作出に成功した。このCRP tandem破壊株は、野生型と比較して生育が阻害されており、RNA-seq解析の結果、低酸素ストレス応答に関与する遺伝子群の発現量が低下していることがわかった。したがって、このCRPペプチドは、低酸素ストレス応答における新規ペプチドシグナリングに重要な役割を持っていることが推測された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
これまで、トマトより採集した維管束液からタンパク質抽出を行い、nano LC-MS によるペプチドミクス解析を行うことで、複数のトマト硫酸化ペプチド（短鎖翻訳後修飾型ペプチド）を同定することに成功した。また、シロイヌナズナを用いたDNA修復因子の変異体背景でCRISPR/Cas9のゲノム編集技術を用いる手法（Tandem cluster破壊法）によって、ゲノムに大きな欠失を引き起こすことで、鉄欠乏によって誘導されるCysteine-rich peptide（CRP）の破壊株作出に成功した。このCRP tandem破壊株は、野生型と比較して生育が阻害されており、RNA-seq解析の結果、低酸素ストレス応答に関与する遺伝子群の発現量が低下していることがわかった。したがって、このCRPペプチドは、低酸素ストレス応答における新規ペプチドシグナリングに重要な役割を持っていることが推測された。
このように、複数の新規ペプチドを見出しており、とくに、CRPペプチドは低酸素ストレス応答への関与が示唆され、興味深い結果が出ている。
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| 今後の研究の推進方策 |
低酸素ストレス応答への関与が示唆されたCRPペプチドについて、多重破壊株、過剰発現体を作出済みであるため、これらを用いて低酸素ストレス応答における詳細な役割を検証する。また、CRPペプチドの推定成熟型構造を元に、ペプチドを化学合成していく。合成ペプチド処理実験を実施して、低酸素ストレス応答関連因子の遺伝子発現が変動するか検証していく。さらには、Micro-Graftingデバイスによる接ぎ木実験によってCRPペプチド因子の器官間移動性を検証する。これらの解析から、新規CRPペプチドを介した低酸素ストレス応答における植物新規ペプチドシグナリングの解明を目指す。
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