植物膜タンパク質のユビキチン修飾と機能発現制御機構の解明

• 研究領域: ユビキチンネオバイオロジー：拡大するタンパク質制御システム
• 研究課題/領域番号: 15H01167
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 山口 淳二 北海道大学, 理学研究院, 教授 (10183120)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円); 2016年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2015年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
• キーワード: ユビキチンリガーゼ / 植物免疫 / 膜交通 / 植物 / 病原体受容 / 病原体受容体

研究実績の概要

本研究では「植物膜タンパク質のユビキチン修飾と機能発現制御機構の解明」を目指し，3研究課題に取組んでいる。H28年度は以下のような成果を得た。
植物に特有の膜局在型ユビキチンリガーゼATL遺伝子族は，標的となる膜タンパク質をユビキチン化することで，膜タンパク質の安定化，細胞内局在等の制御に関与する。また，その性質から，細胞膜を介した環境シグナルの受容・伝達制御に深く関わる。申請者は，基幹代謝制御に関与するATL31の発見以来，一貫してATL族の機能解明を進めてきた。本申請では，ATL31による細胞膜上の環境シグナル受容と伝達制御機構の全容解明を目指す。また， ATL31の膜局在性に着目し，細胞の内と外の情報受容・伝達制御にATL31がどのように関与するかについて検討した。
ATL31はユビキチンリガーゼ活性に依存的してC/N応答を制御するが，これまでの解析でATL31の細胞内局在性がユビキチンリガーゼ活性依存的に変化することを発見し，ATL31の細胞内局在性がその機能と密接に関係することが示唆されていた。ATL31のユビキチン化標的を調べ得るためIP-MS解析による相互作用因子の探索を行ったところ，SNAREタンパク質が複数同定された。SNAREタンパク質群はSANRE複合体を形成することで膜融合を促進する膜交通制御の鍵因子である。その中でもSYP61は重要で，受容体やトランスポーター，細胞壁合成装置などの様々なタンパク質の小胞を介した輸送制御の中心を担っている。興味深いことに，ATL31はこのSYP61と相互作用し，ユビキチンリガーゼ活性依存的にSYP61の細胞内局在性を変化させることを発見した。これらの結果から，ATL31がSYP61を介して膜交通に作用することでC/N応答を制御する可能性が示唆された。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Max-Planck-Institute (Potsdam-Golm)(ドイツ)
• [国際共同研究] University of Pisa(イタリア)
• [国際共同研究] Max-Planck-Institute (Potsdam-Golm)(ドイツ)
• [国際共同研究] University of Pisa(イタリア)
• [雑誌論文] Direct transcriptional activation of BT genes by NLP transcription factors is a key component of the nitrate response in Arabidopsis (2017)
  • 著者名/発表者名: Sato, T., Maekawa, S., Konishi, M., Yoshioka, N., Sasaki, Y., Maeda, H., Ishida, T., Kato, Y., Yamaguchi, J. and Yanagisawa, S.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 巻: 483 号: 1 ページ: 380-386
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2016.12.135
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Arabidopsis CBL-interacting protein kinases regulate carbon/nitrogen-nutrient response by phosphorylating ubiquitin ligase ATL31. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yasuda S, Aoyama S, Hasegawa Y, Sato T, Yamaguchi J
  • 雑誌名: Mol. Plant 巻: 10 号: 4 ページ: 605-618
  • DOI: 10.1016/j.molp.2017.01.005
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Characterization of ubiquitin ligase SlATL31 and proteomic analysis of 14-3-3 targets in tomato fruit tissue (Solanum lycopersicum L.) (2016)
  • 著者名/発表者名: Lu Y, Yasuda S, Li X, Fukao Y, Tohge T, Femie A R, Matsukura C, Ezura H, Sato T, Yamaguchi J
  • 雑誌名: Journal of Proteomics 巻: 印刷中 ページ: 254-264
  • DOI: 10.1016/j.jprot.2016.04.016
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effect of Carbon/Nitrogen ratio on carbohydrate metabolism and light energy dissipation mechanisms in Arabidopsis thaliana (2016)
  • 著者名/発表者名: Huarancca Reyes T, Scartazza A, Lu Y, Yamaguchi J, Guglielminetti L
  • 雑誌名: Plant Physiology and Biochemistry 巻: 印刷中 ページ: 195-202
  • DOI: 10.1016/j.plaphy.2016.04.030
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ABI1 regulates carbon/nitrogen-nutrient signal transduction independent of ABA biosynthesis and canonical ABA signalling pathways in Arabidopsis (2015)
  • 著者名/発表者名: Lu, Y. et al.
  • 雑誌名: Journal of Experimental Botany 巻: 66 号: 9 ページ: 2763-2771
  • DOI: 10.1093/jxb/erv086
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The <i>Arabidopsis</i> ubiquitin ligase <i>ATL31</i> is transcriptionally controlled by WRKY33 transcription factor in response to pathogen attack (2015)
  • 著者名/発表者名: Huarancca Reyes T, Maekawa S, Sato T, Yamaguchi J
  • 雑誌名: Ｐｌａｎｔ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 巻: 32 号: 1 ページ: 11-19
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.14.1201b
  • NAID: 130005061605
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Pale-green phenotype of atl31 atl6 double mutant leaves is caused by disruption of 5-aminolevulinic acid biosynthesis in Arabidopsis thaliana (2015)
  • 著者名/発表者名: Maekawa S, Takabayashi A, Huarancca Reyes T, Yamamoto H, Tanaka A, Sato T and Yamaguchi J
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 10 号: 2 ページ: 1-14
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0117662
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] AtCCR4a and AtCCR4b are involved in determining the poly(A) length of granule-bound starch synthase 1 transcript and modulating sucrose and starch metabolism in Arabidopsis thaliana (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuya Suzuki, Toshihiro Arae, Pamela J. Green, Junji Yamaguchi and Yukako Chiba
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 印刷中 号: 5 ページ: 863-874
  • DOI: 10.1093/pcp/pcv012
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Integration of C/N-nutrient and multiple environmental signals into the ABA signaling cascade (2015)
  • 著者名/発表者名: Lu Y., Yamaguchi J. and Sato T.
  • 雑誌名: Plant Signaling & Behavior 巻: 12 号: 12 ページ: e1048940-e1048940
  • DOI: 10.1080/15592324.2015.1048940
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [備考] 形態機能学講座IIaのホームページ
  • URL: http://www.sci.hokudai.ac.jp/CSF2-web/
• [産業財産権] 不定根発生誘導剤及び根系発達促進剤特許 (2016)
  • 発明者名: 山口淳二，眞木祐子，副島洋，谷野圭持，綿引雅昭，佐藤長緒
  • 権利者名: 山口淳二，眞木祐子，副島洋，谷野圭持，綿引雅昭，佐藤長緒
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2016-03-25