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植物の表皮に存在する気孔は、一対の孔辺細胞により構成され、青色光に応答して開口する。気孔開口は、光合成の基質である二酸化炭素の取込口をして機能し、植物と大気間のガス交換を調節する。青色光受容体フォトトロピンは、孔辺細胞においてシグナル伝達を誘導し、細胞膜H+-ATPaseを、続いて内向き整流性カリウムチャネルを活性化して細胞内にカリウムイオンを蓄積させて気孔を開口させる。ところが、どのようにして青色光がこれらのイオン輸送体を活性化するのか、その分子メカニズムは完全には明らかになっていなかった。申請者はこれまでに、フォトトロピンと物理的に相互作用する二つのプロテインキナーゼ（キナーゼAとキナーゼB）を同定し、これらが青色光に応答した気孔開口に必要であることを見出した。本研究では、これらのプロテインキナーゼが気孔開口シグナル伝達をどのように調節するのか、細胞膜H+-ATPaseとカリウムチャネルと関係性に着目して分子レベルで明らかにすることを目的として研究を進めてきた。
昨年度までの研究結果により、キナーゼAが細胞膜H+-ATPaseではなく、カリウムチャネルを活性化するシグナル伝達経路を介して気孔開口を正に調節することを明らかにし、学術雑誌に再度投稿した。現在、審査によりさらなる追加実験を言い渡され、気孔開口においてフォトトロピンの基質として知られるBLUS1とキナーゼAとの関係をさらに調べている。
また、これまでの単離孔辺細胞を用いた薬理学的・遺伝学的な解析により、キナーゼBが細胞膜H+-ATPaseを直接リン酸化して活性化することで気孔開口を正に調節する可能性を見出した。現在、酵母、ツメガエルの卵母細胞、リコンビナントタンパク質を用いてキナーゼBがH+-ATPaseを直接リン酸化することを確認する実験を進めている。
ともに、なるべく早い学術雑誌への掲載を目指す。
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