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2021 年度 実績報告書

脱ユビキチン化酵素UBP13による植物ホルモン受容体機能制御と栄養応答機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 21J11970
研究機関北海道大学

研究代表者

LUO YONGMING  北海道大学, 生命科学院, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2021-04-28 – 2023-03-31
キーワードユビキチンシグナル / 膜交通
研究実績の概要

本研究では,脱ユビキチン化酵素UBP13によるBRI1のエンドサイトーシス制御に着目し,栄養条件に応答した植物の成長制御機構の解明を目指している。これまでの研究から,ユビキチンシグナルによる植物栄養応答制御の重要性,特に脱ユビキチン化酵素UBP13が膜局在タンパク質の機能制御に重要な役割を果たす可能性を見出した。特に,UBP13は植物ホルモンブラシノステロイドの受容体であるBRI1のユビキチン化制御に関与する可能性が示唆された。
本研究では,UBP13とBRI1の関係性に着目し,下記2研究課題に関する詳細な解析を効率的に実施する。
1.UBP13によるBRI1のエンドサイトーシス制御機構の解明
2. UBP13を介した植物バイオマス制御の生理学的解析
当該年度は,UBP13とBRI1の生化学的な解析から,これらタンパク質同士が相互作用すること,そして,UBP13がBRI1のK63型ユビキチン鎖を除去する脱ユビキチン化活性を有することを突き止めた。実際に,UBP13とホモログUBP12の二重変異株では,BRI1のユビキチン化量が増加していた。そして,この二重変異株ではBRI1タンパク質量が顕著に減少しており,植物の成長も阻害されることを見出した。また,細胞内局在性のイメージング解析も行い,UBP13がBRI1の液胞分解を制御する因子であることを明らかにした。これらの知見をまとめ,論文発表した(Luo et al., 2022, EMBO reports)。

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

本研究課題で計画していた各実験課題に関して,全体的に当初予定していた進捗が見られた。
UBP13によるBRI1の脱ユビキチン化活性に関する実験および変異株を用いた遺伝学的な研究をはじめ,実験系の確立に時間を要するものもあったが,目的の実験を実施し,重要な情報が得られた。

今後の研究の推進方策

UBP13とBRI1の関係について未解明な点についてさらなる解析を行う。まず,UBP13とBRI1の相互作用について,ブラシシノステロイド処理との関係や細胞内における相互作用の空間的情報を得る。さらに,栄養やその他の環境条件とUBP13活性の関係性につても検証する。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2022 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件) 学会発表 (1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] ゲント大学(ベルギー)

    • 国名
      ベルギー
    • 外国機関名
      ゲント大学
  • [国際共同研究] テキサスA&M大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      テキサスA&M大学
  • [雑誌論文] Deubiquitinating enzymes UBP12 and UBP13 stabilize the brassinosteroid receptor BRI12022

    • 著者名/発表者名
      Luo Yongming、Takagi Junpei、Claus Lucas Alves Neubus、Zhang Chao、Yasuda Shigetaka、Hasegawa Yoko、Yamaguchi Junji、Shan Libo、Russinova Eugenia、Sato Takeo
    • 雑誌名

      EMBO reports

      巻: 23 ページ: e53354

    • DOI

      10.15252/embr.202153354

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The TGN/EE SNARE protein SYP61 and the ubiquitin ligase ATL31 cooperatively regulate plant responses to carbon/nitrogen conditions in Arabidopsis2022

    • 著者名/発表者名
      Hasegawa Yoko、Huarancca Reyes Thais、Uemura Tomohiro、Baral Anirban、Fujimaki Akari、Luo Yongming、Morita Yoshie、Saeki Yasushi、Maekawa Shugo、Yasuda Shigetaka、Mukuta Koki、Fukao Yoichiro、Tanaka Keiji、Nakano Akihiko、Takagi Junpei、Bhalerao Rishikesh P、Yamaguchi Junji、Sato Takeo
    • 雑誌名

      The Plant Cell

      巻: 34 ページ: 1354~1374

    • DOI

      10.1093/plcell/koac014

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Deubiquitinating enzymes limit the degradation of brassinosteroid receptor BRI1 in Arabidopsis2022

    • 著者名/発表者名
      Luo Yongming、Takagi Junpei、Claus Lucas Alves Neubus、Zhang Chao、Yasuda Shigetaka、Hasegawa Yoko、Yamaguchi Junji、Shan Libo、Russinova Eugenia、Sato Takeo
    • 学会等名
      第63回日本植物生理学会年会
  • [備考] 研究室HP

    • URL

      https://www.sci.hokudai.ac.jp/CSF2-web/

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公開日: 2022-12-28  

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