研究課題
昨年度はインドール-3-酢酸(IAA)の生合成酵素と考えられているYUCCAフラビンモノオキシゲナーゼがフェニル酢酸(PAA)の生合成にも大きく寄与していることを明らかにした。そこで本年度は、まずYUCCAタンパク質を用いた酵素反応試験によりYUCCAがPAA生合成に関与する直接的な証明を試みた。本研究に先行して、LC-ESI-MS/MSによるIAAの生合成中間体分析からYUCCAがインドール-3-ピルビン酸(IPA)をIAAへ変換する過程で働いている可能性が示唆されたため、本実験ではYUCCAの想定基質としてIPAとフェニルピルビン酸(PPA)を使用した。その結果、大腸菌で作製したYUCCAタンパク質はIPAとPPAをNADPH依存的にそれぞれ直接IAAもしくはPAAに変換することが明らかとなった。これまで長い間不明だったYUCCAタンパク質の酵素機能を明らかにすると同時に、IAA生合成の律速酵素がPAA生合成の律速酵素として機能しているという新しい知見を示すことができた。次にシロイヌナズナのオーキシン受容体TIR1/AFBファミリーの機能喪失変異体を用いて、PAAの情報伝達経路がIAAと同様であるか否かを検討した。PAAによる根の伸長阻害に対する感受性を指標に評価を行ったところ、tir1変異体とtir1 afb2二重変異体にPAAに対する感受性の大幅な低下が認められた。TIR1ファミリーの下流で機能するAXR1遺伝子の変異体(axr1)でもPAAに対する感受性の低下が認められることや、PAAがIAA同様にDR5::GUSの発現を強く誘導することから、PAAはIAAと同様にTIR1/AFB受容体を介したシグナル伝達経路を有していると推察された。来年度は、マイクロアレイを用いた網羅的な遺伝子発現解析によりPAA独自の情報伝達経路の有無を検討したい。
2: おおむね順調に進展している
本研究は、PAAの生合成経路の解明を軸に、PAAの情報伝達や輸送機構に関する研究も実施することで、植物がなぜIAAとPAAという2つのオーキシンを生合成しているのかということを明らかにすることを目標としている。本年度までにPAAの主要な生合成経路の解明に成功し、PAAの情報伝達に関する研究も予定通りに進行している。また、YUCCAの酵素機能を明らかにする際に、活性を有するYUCCAタンパク質の調製法や酵素反応試験の系を確立したため、今後YUCCAの基質特異性の解析などといった生化学的な研究もさらに進展すると考えている。
本研究課題は順調に進行しているものの、これまでのところIAAとPAAという2つのオーキシンの間に違いは見出されていない。次年度は、(1)IAAとPAAの輸送機構に関する調査、(2)PAA独自のシグナル伝達経路に関する調査、(3)YUCCAタンパク質ファミリーの基質特異性の解析を実施する予定である。これらの実験によりPAAが植物体内でIAAと全く同じ場所で生合成され、IAAと全く同じように機能しているのか、それとも両者の間に何かしらの違いがあるのかということが明らかにされ、PAAの機能を解明する上で重要な情報になると考えている。
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Proc Natl Acad Sci U S A
巻: 108(45) ページ: 18512-18517
10.1073/pnas.1108434108
巻: 108(45) ページ: 18518-18523
10.1073/pnas.1108436108
http://labs.psc.riken.jp/grrt/
