| 研究課題/領域番号 |
22K15144
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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44030:植物分子および生理科学関連
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| 研究機関 | 東京理科大学 (2023)
山口大学 (2022) |
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研究代表者 |
山内 翔太 東京理科大学, 創域理工学部生命生物科学科, 助教 (70838052)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2024年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | フォトトロピン / デンプン分解 / 気孔開口 / 青色光 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
植物は表皮に存在する気孔を光により開口させることで、二酸化炭素を取り込み光合成を可能にする。最近、青色光受容体であるフォトトロピンが光依存的に気孔孔辺細胞葉緑体のデンプンを分解することで気孔開口を引き起こすことがわかった。しかし、その詳細は不明である。申請者らは青色光による気孔開口に関与する新奇因子を同定し、これがフォトトロピンの下流で機能することを見出した。本研究ではこの因子が光情報を受け取り、デンプン分解を引き起こすメカニズムの全容解明を目指す。
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| 研究実績の概要 |
青色光受容体フォトトロピンは孔辺細胞葉緑体のデンプンを分解することで気孔開口を促進する。
しかし、そのメカニズムは不明である。
これまでに、孔辺細胞を材料にしたリン酸化プロテオーム解析により、青色光依存的にWD-repeat containing proteinであるWDRに着目し、研究を進め、WDRが青色光によるデンプン分解におけるフォトトロピンの基質であることを示した。
WDRは真核生物に保存されており、その動物におけるオルソログは脱ユビキチン化酵素USPと相互作用することでタンパク質の脱ユビキチン化を制御する。WDRと相互作用を示すタンパク質を同定することを目的に共同免疫沈降解析を行い、複数の複数の候補タンパク質を同定した。その中には植物におけるUSPのオルソログが含まれており、植物においてもWDRが脱ユビキチン化酵素と相互作用することが考えられた。これを検証するためにin vitro pulldown法とBiFCで結合を調べたところ、WDRはUSPと相互作用することが明らかになった。また、usp変異体の気孔開口を調べたところ青色光による気孔開口とデンプン分解が阻害されることが示唆された。これはWDRが脱ユビキチン化によりデンプン分解と気孔開口を制御することを示唆する。さらにin vitroで脱ユビキチン化活性を測定する実験系を構築した。
また国際誌にWDRがフォトトロピンの基質としてBLUS1/H+-ATPase情報伝達と協調してデンプン分解を促進するメカニズムに関する論文を投稿した。
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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
国際誌にWDRがフォトトロピンの基質としてBLUS1/H+-ATPase情報伝達と協調してデンプン分解を促進するメカニズムに関する論文を投稿した。
またWDRの相互作用因子を同定し、これが気孔開口・デンプン分解に関与することを明らかにしたため。
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| 今後の研究の推進方策 |
USPとWDRの相互作用について、さらに詳細に解析していく。具体的にはUSPとWDRの結合モチーフを破壊した際にの結合や気孔開口について調べる。またWDRがUSPと複合体を形成して脱ユビキチン化活性を示すかを人工基質を用いたin vitro assayで明らかにする。
さらにデンプン分解後の代謝産物の同定を行う。具体的にはデンプン分解の下流で合成され、気孔開口に重要と考えられる有機酸の合成酵素の変異体の解析や、有機酸の同定を試みる。
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