オーキシン共受容体の特異的相互作用を実現するタンパク質改変と酸成長誘導機構の解明

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20K06685
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 高橋 宏二 名古屋大学, 理学研究科, 助教 (40283379)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 細胞膜H+-ATPase / オーキシン / 酸成長

研究実績の概要

植物の生活環全般にわたり形態形成や成長調節、環境応答など多様な生理作用を誘導する植物ホルモン・オーキシンの細胞内シグナル伝達は、TIR1/AFBを受容体としたユビキチン-プロテアソーム経路を介する遺伝子発現調節機構が確立されており、構成因子の膨大な組み合わせが多様な生理作用を誘導すると考えられている。あるオーキシン作用がどのような因子の組み合わせで駆動されるのかを検討するために、オーキシンシグナル伝達因子であるTIR1/AFBとAux/IAAのうち、特定の組み合わせのアイソフォームのみが植物細胞内で相互作用できるように相互のタンパク質を改変する研究ツール開発を目指し、さらに新奇オーキシンシグナル伝達機構も考慮にいれつつ、「細胞膜H+-ATPaseの活性化を介したオーキシン誘導性胚軸伸長（酸成長）のメカニズム」の全貌を明らかにすることを目標とした。研究期間中に、TIR1のオーキシン結合ポケットとAux/IAAのデグロン配列を中心に改変を施すアミノ酸の組み合わせを導きだし、数種類の組み合わせの改変した両タンパク質を発現する組換えシロイヌナズナを作出した。さらにこれらの植物を用いて酸成長誘導とオーキシン依存性遺伝子発現との関連性を詳細に検討した。また、オーキシン誘導性酸成長を駆動する細胞膜H+-ATPaseの活性調節に関与するプロテインキナーゼやプロテインホスファターゼ（PP2C-D）の研究に取り組み、TMK1やその機能調節に関わるABP1の解析およびPP2C-Dの解析を行い、酸成長誘導に関わる新奇オーキシンシグナル伝達の一端を明らかとすることができた。

研究成果

• [雑誌論文] ABP1-TMK auxin perception mediates ultrafast global phosphorylation and auxin canalization. (2022)
  • 著者名/発表者名: Jiri Friml, M. Gallei, Z. Gelova, A. Johnson, E. Mazur, A. Monzer, L. Rodriguez, M. Roosjen, I. Verstraeten, B. Zivanovic, M. Zou, L. Fiedler, C. Giannini, P. Grones, W. Kaufmann, Andre Kuhn, M. Narasimhan, M. Randuch, N. Rydza, Koji Takahashi, S. Tan, A. Teplova, Toshinori Kinoshita, D. Weijers, Hana Rakusova
  • 雑誌名: Nature 巻: 609 ページ: 575-581
  • DOI: 10.1038/s41586-022-05187-x
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] ストレプト藻類クレブソルミディウムの細胞膜 H+-ATPase活性制御 (2023)
  • 著者名/発表者名: 高橋宏二、堀孝一、太田啓之、木下俊則
  • 学会等名: 第64回 日本植物生理学会 年会