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2019 年度 実績報告書

寄生植物ストライガにおけるストリゴラクトンシグナル伝達機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 18H02459
研究機関名古屋大学

研究代表者

土屋 雄一朗  名古屋大学, トランスフォーマティブ生命分子研究所, 特任准教授 (00442989)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード寄生植物 / ストライガ / ストリゴラクトン / 発芽 / ケミカルバイオロジー
研究実績の概要

寄生植物は、植物形態の基本的な枠組みを逸脱することなく、従属栄養として生きる能力を独特に進化させた高等植物である。本研究では、アフリカの穀物生産 に深刻な被害を及ぼす寄生植物ストライガ(Striga hermonthica)を研究材料に、宿主因子であるストリゴラクトン(SL)の応答に関わる新たな因子の同定を行 う。今年度は、ケミカルスクリーニングより発見した発芽阻害剤であるRTC2の分子メカニズムの解明を行なった。RTC2はストライガのSL受容体の一つである ShHTL2に選択的に標的する化合物である一方、 異なる受容体アイソフォームであるShHTL7の選択的アゴニストであるSPL7の作用を抑圧することから、これら二つの受容体の間に何らかの相互作用があると考えられた。この分子レベルでの実態を探るため、酵母ツーハイブリッド法と共免疫沈降による受容体間のタンパク質-タンパク質相互作用を解析した結果、前者では相互作用が見られ、後者では確認されないという矛盾する結果が得られ、更なる検証が必要と考えられた。また、ストライガの発芽を刺激する化合物として同定された8-50と名付けた化合物の標的タンパク質の生化学的な同定に向け、リンカーを結合する部位を特定するための構造活性相関解析を行った。この結果をもとにリンカーを結合した8-50化合物を合成し、さらにビオチンを結合することで、アビジンビーズ固相上に固定し、ストライガのタンパク質素抽出液からの結合タンパク質の同定を試みた。LC-MSを用いて解析した結果、ノイズレベルでの低い結合を示すタンパク質が多数得られたため、8-50に関してはこの方法での標的同定は難しいと思われた。

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

分子メカニズムの解明にやや難を抱えているが、これは研究当初から想定されていた範囲内であり、手法を工夫することで克服できると考えている。

今後の研究の推進方策

RTC2に関しては、受容体間の相互作用に焦点を当てて分子機構の解明を進めてきたが、受容体とともにシグナルを伝える他の因子との相互作用も視野に入れ、研究を進めていく。例えば受容体の下流では、F-boxタンパク質であるMAX2や負の制御因子であるSMAX1タンパク質が知られており、受容体とリガンド依存的に相互作用することが知られている。RTC2はShHTL2のこういった相互作用を助長するか、ShHTL7とこれらタンパク質との相互作用を阻害するか、などを酵母ツーハイブリッドと共免疫沈降で調べていく。8-50に関しては、生化学的に結合タンパク質を同定することが難しいことから、別の同定ほうを試みる。酵母ツーハイブリッドを応用して、化合物と結合するタンパク質をスクリーニングする酵母スリーハイブリッド法も報告されている。こちらは、GAL4などのDNA結合に、例えば哺乳類のグルココルチコイド受容体を融合させ、そのリガンドであるデキサメタゾンと目的の化合物をリンカーを介して結合させたものを加えることで、結合タンパク質をスクリーニングする手法である。今回合成した8-50にリンカーを結合させたものは酵母スリーハイブリッド法にも応用できるため、デキサメタゾンと8-50を結合させた分子を合成し、スクリーニングを進める。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2019

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 4件、 招待講演 6件)

  • [雑誌論文] Enantioselective Synthesis of Polycyclic γ-Lactams with Multiple Chiral Carbon Centers via Ni(0)-Catalyzed Asymmetric Carbonylative Cycloadditions without Stirring2019

    • 著者名/発表者名
      Ashida Keita、Hoshimoto Yoichi、Tohnai Norimitsu、Scott David E.、Ohashi Masato、Imaizumi Hanae、Tsuchiya Yuichiro、Ogoshi Sensuke
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 142 ページ: 1594~1602

    • DOI

      10.1021/jacs.9b12493

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 人工ストリゴラクトンの設計2019

    • 著者名/発表者名
      土屋雄一朗
    • 雑誌名

      植物の生長調節

      巻: 54 ページ: 49-53

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 「魔女の雑草」寄生植物ストライガの撲滅に向けて2019

    • 著者名/発表者名
      土屋雄一朗
    • 雑誌名

      バイオサイエンスとインダストリー (B&I)

      巻: 77 ページ: 299-303

    • 査読あり
  • [学会発表] 寄生植物ストライガの撲滅に 向けたケミカルバイオロジー研究2019

    • 著者名/発表者名
      土屋雄一朗
    • 学会等名
      植物化学調節会議
    • 招待講演
  • [学会発表] Unravel strigolactone signaling and controlling parasitic plant behaviors with small molecules2019

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Tsuchiya
    • 学会等名
      International conference on plant growth substances
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Unravel strigolactone signaling and controlling parasitic plant behaviors with small molecules2019

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Tsuchiya
    • 学会等名
      International Parasitic Plant Society
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Unravel strigolactone signaling and controlling parasitic plant behaviors2019

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Tsuchiya
    • 学会等名
      ACS Spring
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Unravel strigolactone signaling and controlling parasitic plant behaviors with small molecules2019

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Tsuchiya
    • 学会等名
      CSH meeting
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 寄生植物ストライガの撲滅に向けたケミカルバイオロジー研究2019

    • 著者名/発表者名
      土屋雄一朗
    • 学会等名
      植物科学シンポジウム2019
    • 招待講演

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公開日: 2021-12-27  

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