研究領域 | 「生命金属科学」分野の創成による生体内金属動態の統合的研究 |
研究課題/領域番号 |
22H04817
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研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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配分区分 | 補助金 |
審査区分 |
複合領域
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研究機関 | 石川県立大学 |
研究代表者 |
小林 高範 石川県立大学, 生物資源環境学部, 教授 (70590206)
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研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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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 |
5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2023年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2022年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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キーワード | 鉄感知 / ユビキチンリガーゼ / 鉄・亜鉛スイッチング / イネ / 植物 / 鉄欠乏 / センサー |
研究開始時の研究の概要 |
本研究では、植物の細胞内で鉄の過不足を感知するセンサー分子の候補であるイネの HRZ タンパク質について、鉄の感知機構の実体を明らかにすることを目指す。具体的には、鉄や亜鉛により HRZ タンパク質の機能がどのように変化するかを分子レベル・個体レベルで明らかにすることを目指す。さらに、HRZ タンパク質の構造と各ドメインへの金属結合状況を調査し、それらの鉄・亜鉛環境による変化を明らかにすることを目指す。
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研究実績の概要 |
イネのHRZ(OsHRZ1、OsHRZ2)と相互作用する OsbZIP83転写因子と2種類のグルタレドキシン(OsGRX6、OsGRX9)およびOsHRZ1、OsHRZ2自身を標的として、さまざまな鉄・亜鉛環境下でのin vitroユビキチン化実験および26Sプロテアソーム系による in vitro 分解実験を行った。OsHRZ1、OsHRZ2の自己ユビキチン化活性は、金属環境により変化することが示唆された。 ゲノム編集によるOsHRZ1、OsHRZ2変異イネの根抽出液を用いた分解実験の結果、OsbZIP83、OsGRX6およびOsHRZ1、OsHRZ2自身がOsHRZ1依存的に26Sプロテアソーム系で分解されることが示唆された。さらに、OsHRZ1の分解は自身への金属の結合と、イネ根の鉄栄養の両者に影響されることが示唆された。 HRZと相互作用して鉄欠乏応答を制御する可能性が推定されるbHLH型転写因子遺伝子OsbHLH064 のゲノム編集による変異イネおよび過剰発現イネを作製した。これらはともに鉄欠乏感受性を示した。また、過剰発現イネは鉄欠乏条件下でのみ新葉に褐変を生じた。 HRZタンパク質のイネ体内における局在と安定性を解析するため、HRZプロモーターの制御下でHRZと beta-glucuronidase (GUS) との融合タンパク質を発現させる形質転換イネを作製した。 HRZの立体構造と、その金属結合状態による変化を解析することを目的として、共同研究によりHRZの全長および部分長について大腸菌発現系および精製、結晶化の検討を行った。また、共同研究によりネイティブ質量分析を試みた。
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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
in vitroユビキチン化実験および分解実験については、タンパク質への金属の結合と、鉄栄養条件の両者に依存的な分解制御を見いだすことができた。 HRZ下流因子の発現を変化させた形質転換イネにおいて、鉄の恒常性との関連性が見いだされた。 HRZプロモーター-GUS-HRZを導入した形質転換イネについては、順調に作製と系統選抜が進んでいる。 構造解析については、条件検討を進めている。
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今後の研究の推進方策 |
in vitroユビキチン化実験および分解実験については、HRZ のドメイン欠失・変異タンパク質を用い、他のユビキチンリガーゼを対照区に使用してさらなる検討を行う。 個体レベルでの解析については、HRZおよび下流因子に関する形質転換イネ、ゲノム編集イネの作製と解析を続行する。 構造解析については、条件検討を続行し、条件が整い次第、X線構造解析、ネイティブ質量分析を行う。
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