高等植物の根の形態形成を制御する新規転写制御機構の構造的研究

• 研究課題/領域番号: 25440025
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 構造生物化学
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 平野 良憲 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 助教 (50452529)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2014年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2013年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: X線結晶構造解析 / 分子認識 / 転写因子 / GRASファミリー / IDDファミリー / 転写制御 / 根のパターン形成 / タンパク質複合体 / タンパク質相互作用 / パターン形成 / BIRD/IDDファミリー / 植物形態形成 / 分子複合体 / 結晶構造解析

研究成果の概要

植物の根の内部構造を決める2つのタンパク質SHRとSCRが、転写因子JKDと形成する三者複合体構造を決定した。SHRとSCRはヘテロ二量体を形成し、SHRの凹んだ溝にJKDがはまり込んでいた。このSHRに識別されるJKDの配列をSHR結合モチーフと命名した。JKDとよく似た転写因子は16種類あり、BIRDファミリーと呼ばれる。この中の13種がSHR結合モチーフをもち、SHR-SCR複合体と結合することがわかった。このことから、これらの相互作用を通してSHR-SCR複合体が複数の転写因子からなるネットワークを活性化することで、根の内部構造形成に必要な遺伝子を活性化する分子メカニズムが解明された。

研究成果

• [国際共同研究] Department of Biology, Duke University(米国)
• [雑誌論文] Structure of the SHR-SCR heterodimer bound to the BIRD/IDD transcriptional factor JKD (2017)
  • 著者名/発表者名: Hirano Y, Nakagawa M, Suyama T, Murase K, Shirakawa M, Takayama S, Sun T-p, Hakoshima T
  • 雑誌名: Nature Plants 巻: 3 号: 3 ページ: 17010-17010
  • DOI: 10.1038/nplants.2017.10
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Mechano-adaptive sensory mechanism of α-catenin under tension (2016)
  • 著者名/発表者名: Koichiro Maki, Sung-Woong Han, Yoshinori Hirano, Shigenobu Yonemura, Toshio Hakoshima & Taiji Adachi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 号: 1 ページ: 24878-24878
  • DOI: 10.1038/srep24878
  • NAID: 120006337976
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Efficient expression of SRK intracellular domain by a modeling-based protein engineering. (2016)
  • 著者名/発表者名: Murase K, Hirano Y, Takayama S, Hakoshima T.
  • 雑誌名: Protein Expression and Purification 巻: 印刷中 ページ: 70-75
  • DOI: 10.1016/j.pep.2015.09.020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure of the free form of the N-terminal VH1 domain of monomeric α-catenin. (2015)
  • 著者名/発表者名: Shibahara T, Hirano Y, Hakoshima T.
  • 雑誌名: FEBS Letter 巻: 589 号: 15 ページ: 1754-1760
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2015.05.053
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structure of the human cereblon-DDB1- lenalidomide complex reveals basis for responsiveness to thalidomide analogs (2014)
  • 著者名/発表者名: P. Chamberlain, A. Lopez-Girona, K. Miller, G. Carmel, B. Pagarigan, B. Chie-Leon, E. Rychak, L. Corral, Y. Ren, M. Wang, M. Riley, S. Delker, T. Ito, H. Ando, T. Mori, Y. Hirano, H. Handa, T. Hakoshima, T. Daniel, B. Cathers
  • 雑誌名: Nat. Struct. Mol. Biol. 巻: 21 号: 9 ページ: 803-809
  • DOI: 10.1038/nsmb.2874
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanism of high-affinity abscisic acid binding to PYL9/RCAR1 (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa M, Kagiyama M, Shibata N, Hirano Y, Hakoshima T.
  • 雑誌名: Genes to Cells 巻: 19 号: 5 ページ: 386-404
  • DOI: 10.1111/gtc.12140
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural and functional analysis of the yeast N-acetyltransferase Mpr1 involved in oxidative stress tolerance via proline metabolism. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nasuno R, Hirano Y, Itoh T, Hakoshima T, Hibi T, Takagi H.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A. 巻: 110 号: 29 ページ: 11821-11826
  • DOI: 10.1073/pnas.1300558110
  • NAID: 120005716836
  • 査読あり
• [備考] 世界初 植物の根の内部構造を決める起動スイッチの働きを三次元で解明
  • URL: http://bsw3.naist.jp/research/index.php?id=1463
• [備考] 〔プレスリリース〕世界初 植物の根の内部構造を決める起動スイッチの働きを三次元で解明
  • URL: http://www.naist.jp/news/2017/02/003661.html
• [備考] 構造生物学研究室ホームページ
  • URL: http://bsw3.naist.jp/hako/