翻訳後修飾ペプチドを介した植物形態形成の分子機構

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25221105
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 松林 嘉克 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (00313974)
• 研究期間 (年度): 2013-05-31 – 2018-03-31
• キーワード: 翻訳後修飾 / ペプチドホルモン / 受容体 / 形態形成 / 環境応答

研究実績の概要

植物成長を制御する新しい細胞間シグナルとして，翻訳後修飾を伴った短鎖分泌型ペプチドに注目が集まっている．本研究は，翻訳後修飾ペプチドホルモンのさらなる探索や，受容および細胞内情報伝達機構の解明を基軸として，翻訳後修飾ペプチドを介した植物形態形成や環境応答の分子機構を明らかにすることを目的としている．最終年度においては，ペプチドリガンドの構造および受容体を期間内に明らかにすることができたものの，受容体欠損株の見かけ上の表現型やリガンドを外的に与えた植物体のトランスクリプトームデータだけでは生理機能を知ることが未だ困難なリガンド―受容体ペアについて解析を進めた．その一環として，受容体下流の初期情報伝達に関わる分子群を同定するため，15Nを用いた安定同位体標識法によるリン酸化変動プロテオミクスの系を確立した．独自のアルゴリズムにより，安定同位体を15N硝酸として取り込ませた植物体由来のリン酸化ペプチドを検出し，比較定量することが可能となったため，機能未知および既知のそれぞれのリガンド―受容体ペアについて網羅的解析を進めたところ，一部のペアについてペプチド処理後10分以内にリン酸化されるタンパク質を検出した．その欠損株の表現型やペプチド感受性を引き続き解析している．また，これまでに生理機能を明らかにしたリガンド―受容体ペアについて，その社会実装を視野に入れ，ビーズ固相化受容体を用いてアンタゴニストまたはアゴニストを探索する系を確立した．茎頂メリステムの幹細胞数を制御するCLV3-CLV1/BAM1ペアに着目して，ビーズ固定化BAM1に対するリガンド結合を阻害する低分子化合物を探索したところ，NPD12704アンタゴニストとして同定することに成功した（Commun. Biol. 2019）．NPD12704を植物体に与えるとBAM1の欠損と類似した効果を示すことが確かめられた．

現在までの達成度 (段落)

平成29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成29年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Screening and identification of a non-peptide antagonist for the peptide hormone receptor in Arabidopsis (2019)
  • 著者名/発表者名: Shinohara Hidefumi、Yasue Naoko、Onuki Tetsuo、Kondoh Yasumitsu、Yoshida Minoru、Matsubayashi Yoshikatsu
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 2 ページ: 61
  • DOI: 10.1038/s42003-019-0307-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Lateral Inhibition by a Peptide Hormone-Receptor Cascade during Arabidopsis Lateral Root Founder Cell Formation (2019)
  • 著者名/発表者名: Toyokura Koichi、Goh Tatsuaki、Shinohara Hidefumi、Shinoda Akinori、Kondo Yuki、Okamoto Yoshie、Uehara Takeo、Fujimoto Koichi、Okushima Yoko、Ikeyama Yoshifumi、Nakajima Keiji、Mimura Tetsuro、Tasaka Masao、Matsubayashi Yoshikatsu、Fukaki Hidehiro
  • 雑誌名: Developmental Cell 巻: 48 ページ: 64～75.e5
  • DOI: 10.1016/j.devcel.2018.11.031
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pectin RG-I rhamnosyltransferases represent a novel plant-specific glycosyltransferase family (2018)
  • 著者名/発表者名: Takenaka Yuto、Kato Kohei、Ogawa-Ohnishi Mari、Tsuruhama Kana、Kajiura Hiroyuki、Yagyu Kenta、Takeda Atsushi、Takeda Yoichi、Kunieda Tadashi、Hara-Nishimura Ikuko、Kuroha Takeshi、Nishitani Kazuhiko、Matsubayashi Yoshikatsu、Ishimizu Takeshi
  • 雑誌名: Nature Plants 巻: 4 ページ: 669～676
  • DOI: 10.1038/s41477-018-0217-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] PLENTY, a hydroxyproline O-arabinosyltransferase, negatively regulates root nodule symbiosis in Lotus japonicus (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoro Emiko、Nishida Hanna、Ogawa-Ohnishi Mari、Yoshida Chie、Suzaki Takuya、Matsubayashi Yoshikatsu、Kawaguchi Masayoshi
  • 雑誌名: Journal of Experimental Botany 巻: 70 ページ: 507～517
  • DOI: 10.1093/jxb/ery364
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exploring peptide hormones in plants: identification of four peptide hormone-receptor pairs and two post-translational modification enzymes (2018)
  • 著者名/発表者名: MATSUBAYASHI Yoshikatsu
  • 雑誌名: Proceedings of the Japan Academy, Series B 巻: 94 ページ: 59～74
  • DOI: 10.2183/pjab.94.006
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Long-distance peptide signaling involved in systemic regulation of nitrogen acquisition (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsubayashi Yoshikatsu
  • 学会等名: Sainsbury Laboratory Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Long-distance peptide signaling involved in systemic regulation of nitrogen acquisition (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsubayashi Yoshikatsu
  • 学会等名: Frontiers in BioAgricultural Research
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Root-to-shoot and shoot-to-root long-distance mobile peptides mediate systemic regulation of nitrogen acquisition (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsubayashi Yoshikatsu
  • 学会等名: SEB's Annual Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Root-to-shoot and shoot-to-root long-distance mobile peptides mediate systemic regulation of nitrogen acquisition (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsubayashi Yoshikatsu
  • 学会等名: Keystone Symposia, Plant Signaling: Molecular Pathways and Network Integration
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 名古屋大学 大学院理学研究科 生命理学専攻 細胞間シグナル研究グループ（松林嘉克教授）ホームページ
  • URL: http://www.bio.nagoya-u.ac.jp/~b2/index.html