研究課題
植物ホルモン・オーキシンの代表的な生理作用の一つである植物細胞の伸長促進は、オーキシンにより細胞膜H^+-ATPase活性を増大させることによって細胞体積を増加させ、細胞の伸長を促進すると考えられている。しかしながら、オーキシンがどのようにして細胞膜H^+-ATPaseの活性上昇を引き起こしているのか、その分子機構は不明である。本研究では、オーキシンによる細胞膜H^+4-ATPaseの活性化機構について解析を進めた。その結果、シロイヌナズナの黄化胚軸において、オーキシンは、細胞膜H^+-ATPaseの発現量には影響を与えずに、H^+-ATPaseのC末端から2番目のスレオニンのリン酸化を引き起こすことによってこの酵素を活性化し、細胞伸長を促進していることを見出した。また、既知のオーキシン受容体であるTIR1とAFB2の特異的アンタゴニストであるPEOや、オーキシン受容体TIR1とAFB2の二重変異体:では、正常にオーキシンによるH^+-ATPaseのリン酸化が見られることが明らかとなり、未知のオーキシン受容体とシグナル伝達がこの反応に関与していることを示唆された。さらに、オーキシンによるH^+-ATPaseのリン酸化のシグナル伝達には、オカダ酸やカリクリンAにより阻害されるタイブ1またはタイプ2Aプロテインホスファターゼが関与することが明らかとなった。以上の結果は、植物生理学において長年の不明点であったオーキシンによる細胞伸長促進の分子機構を明確にするものであり、今後、植物生理学の教科書の書き換えが進むものと考えられる。なお、本研究結果は、国際誌Plant Physiologyに掲載予定である。
2: おおむね順調に進展している
長年の課題であったオーキシンによる細胞伸長の促進の初期過程の分子機構を明らかにし、さらに、末知のオーキシン受容体の関与を証明する結果を得ることができたため。また、これらの結果を国際誌Plant Physiologyに投稿し、掲載予定となったため。
今後の研究で、この反応に関わる未知のオーキシン受容体を同定することが急務である。候補としては、古くからオーキシン受容体であることが知られているABP1を想定しており、これに向けて遺伝学的・生化学的な証拠を得たい。さらに、どのようにしてオーキシンが細胞膜H^+-ATPaseのリン酸化を引き起こしているのか、オーキシンによるH^+-ATPaseの活性調節の分子機構を明らかにしていきたい。
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