2017 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of metabolic network underlying plant development
| Project Area | Multidimensional Exploration of Logics of Plant Development |
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| Project/Area Number |
25113010
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
平井 優美 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, チームリーダー (90415274)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
望月 敦史 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 主任研究員 (10304726)
及川 彰 山形大学, 農学部, 准教授 (50442934)
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| Project Period (FY) |
2013-06-28 – 2018-03-31
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| Keywords | 代謝ネットワーク / 発生 / メタボロミクス / 数理モデリング / 分子遺伝学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
シロイヌナズナのチトクロムP450機能破壊株の１つであるcyp77a4株では、オーキシン関連変異体に似た子葉のパターニング異常が見られ、胚においてのみオーキシン応答性に異常が認められた。またCYP77A4は小胞体に関連する膜に局在した。CYP77A4は脂肪酸のエポキシ化に関与するという既報も考慮し、CYP77A4を介した代謝経路が胚におけるオーキシンの極性輸送に関与し、胚のパターニングを制御することを明らかにした（Kawade, Li et al. Development, 2018）。
セリン生合成リン酸化経路の初発酵素PGDHは、シロイヌナズナでは3つの遺伝子AtPGDH1, 2, 3にコードされる。AtPGDH1及び3の酵素活性はセリンによるフィードバック阻害のほか、ホモシステイン等のアミノ酸による活性化を受けることを示した（Okamura & Hirai, Sci. Rep. 2017）。また、ゼニゴケPGDHは1遺伝子よってコードされ、AtPGDH1及び3と同様にアミノ酸による活性制御を受けることを示した（Akashi, Okamura et al. Front. Plant Sci. 2018）ほか、代表的な陸上植物のPGDHのアミノ酸による活性制御の有無を明らかにした（投稿準備中）。
これまでに、化学反応ネットワークの構造から酵素活性の変化に対する代謝物濃度の応答を予測する数理理論を開発した。この理論とメタボロミクスの組合せにより、生体内で過剰なピロリン酸がUDP-グルコースピロホスホリラーゼを阻害することを明らかにした（Ferjani et al. Sci. Rep. 2018）。
また、導管細胞の表層微小管の周期パターン形成メカニズムを実験と数理モデルの組み合わせにより解明した。周期パターン形成を実現する数理的条件を求め、必要な分子間相互作用を予測した(Nagashima et al. Sci. Rep. 2018)。
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| Research Progress Status |
平成29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度が最終年度であるため、記入しない。
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